فاش شدن فعالیت‌های جاسوسی اطلاعات کاربران، باعث از بین رفتن اعتماد بسیاری از کاربران اینترنت شده است. به گفته Artur Ekert، مدیر مرکز فناوری‌های کوانتومی در سنگاپور، یکی از روش‌های به دست آوردن دوباره‌ی اعتماد کاربران، یاری جستن از نظریه‌ی فیزیکدان ایرلندی، جان استوارت بل در برقراری ارتباطات می‌باشد.
در سال ۱۹۶۴، بل نظریه‌ای را به منظور حل و فصل مسائل مربوط به مکانیک کوانتوم ارائه نمود. بر اساس این نظریه، دو ذره می‌توانند بدون توجه به مسافتی که بین آن‌ها وجود دارد در یک لحظه با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و یکدیگر را بیابند. البته این امر در شرایطی که این دو ذره در گذشته حداقل یک بار در محل مشخص با یکدیگر برخورد داشته باشند، میسر خواهد بود.
با‌گذشت چند دهه، صحت نظریه بل مشخص شد. علاوه بر این، این نظریه توانست بینش جدیدی را به فیزیکدانانی مانند دکتر Ekert اهدا کند: نظریه بل قابلیت تضمین ارتباطات کاملاً امن را حتی در شرایطی که تجهیزات ارتباطی خود را از دشمنانتان خریداری کرده باشید، خواهد داشت.
این روش برقراری ارتباط که به منظور به خدمت گرفتن نظریه کوانتوم در رمزنگاری ارائه شده است با نام «آماده‌سازی و اندازه‌گیری» شناخته می‌شود.
در این روش، ارتباط و ارسال پیام مابین دو شخص مورد نظر از طریق ذرات نور قطب‌بندی‌شده به کمک یک کلید مخفی و رمزگذاری‌شده برقرار می‌شود. این کلید به منظور رمزنگاری محتوای پیام استفاده می‌شود و حتی به هنگام نفوذ نیز محتوای پیام غیرقابل درک باقی خواهد ماند. با توجه به قطب‌های به وجود آمده در ذره‌ی نور، گیرنده می‌تواند ذره‌ی نور را به بیت‌های صفر و یک ترجمه نماید.
آماده‌سازی و اندازه‌گیری از لحاظ نظری بسیار عالی است. اما در واقعیت به این سادگی نخواهد بود. اگر نفوذگران توانایی شکستن رمز‌ها و یا ایجاد اختلال در سامانه‌ی رمزنگاری را داشته باشند، آیا باز هم این روش ایمن خواهد بود؟ آیا در این شرایط نفوذگران قادر به تفسیر داده‌های ارسال‌شده از طریق ذرات نور خواهند بود؟
در صورت بروز این‌گونه نفوذ‌ها، کلید تفسیر جاری از بین رفته و یک کلید جدید به ارتباط اختصاص داده می‌شود. اما آیا نفوذگران توانایی مخفی کردن عملیات مخرب خود را از دید سامانه شناسایی نفوذ دارند؟
در یک حمله مشهور در سال ۲۰۱۰، نفوذگر توسط اشعه لیزر توانست سامانه شناسایی نفوذ را کور کند و بدین ترتیب قدرت تشخیص نفوذ را از این سامانه سلب نماید. واضح است که در این حالت، امنیت این روش کاملاً از بین خواهد رفت. با توجه به فعالیت‌های جاسوسی دولت‌های غربی و همچنین سرمایه‌گذاری‌های دولت چین در بخش مخابرات و ارتباطات، ترس کاربران از افشای اطلاعات شخصی‌شان روز به روز افزایش می‌یابد.
رمزنگاری مبتنی بر نظریه بل به وسیله تولید کلید مخفی در نور قطب‌بندی‌شده می‌تواند راه‌حل این نگرانی باشد. در این روش، دستگاهی وجود دارد که ذرات نور را تولید کرده و عمل رمزنگاری پیام را میسر می‌کند و کلید ارتباط که شامل یک جفت ذره نور با خصوصیات مشترک می‌باشد را می‌سازد. هر کدام از این دو ذره به سوی یکی از دو طرف ارتباط روانه می‌شود. هنگامی که ذره به مقصد می‌رسد، قطب از پیش تعیین‌شده انتخاب می‌شود و بدین ترتیب ذره نور بر حسب قطب انتخاب‌شده به بیت صفر یا یک ترجمه می‌شود و اطلاعات به زبان دیجیتال برای گیرنده قابل فهم خواهد شد.
بر اساس پیش‌بینی‌های فیزیک کلاسیک، از بین هر چهار بیت دریافت‌شده سه بیت صحیح بوده و یک بیت دارای خطا خواهد بود. اضافه شدن نظریه کوانتومی بل به این روش، بازهی را به ۸۵ درصد افزایش داد.
معمولاً برای رمزگشایی اطلاعات در مقصد یک بیت به دو بیت ارسالی اضافه می‌شود که به عنوان کلید رمزنگاری از آن استفاده می‌شود. البته رقم ۸۵ درصد پیش‌بینی نظری بوده و تجهیزات فیزیکی به طور حتم قادر به رسیدن به این مقدار نخواهند بود. Christian Kurtsiefer و Valerio Scarani، از همکاران دکتر Ekert برای افزایش بازدهی در جهان واقعی در تلاش هستند.
آن‌ها موفق به ساخت دستگاه تولید‌کننده ذرات نوری با بازده ۹۷ درصدی در آزمایشگاه شده‌اند. ۳ درصد اتلاف‌شده مربوط به فیبر‌های نوری و دستگاه‌های قطبی‌سازی ذرات نور و لنز‌ها می‌باشد. این دستگاه خارج از محیط آزمایشگاهی با بازدهی ۷۰ عمل می‌نماید.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه ایلینویز به رهبری Paul Kwiat نیز تلاش‌هایی برای برطرف ساختن این مشکل داشته‌اند. این گروه در تلاش است تا با کاهش حساسیت موجود نسبت به از دست رفتن داده‌ها، این مشکل را برطرف نماید.
به این منظور دکتر Kwiat سعی در تولید ذرات نور به روشی متفاوت دارد. ماه گذشته، این گروه دستاوردهای خود را در سومین نشست بین‌المللی رمزنگاری کوانتومی ارائه کردند. آن‌ها موفق به طراحی و پیاده‌سازی طرحی با بازدهی ۷۵ درصد شده‌اند. Allison Rubenok از دانشگاه Calgary و Liu Yang از دانشگاه علم و فناوری چین، نیز روش جدیدی را به این منظور یافته‌اند. این روش از یک واسطه در میان دو طرف ارتباط بهره خواهد برد.
در این روش به جای ایجاد کلید توسط ذرات نور، هر دو طرف ارتباط اقدام به قطبی‌سازی ذرات نور به صورت تصادفی کرده که این قطبی‌سازی تنها توسط واسطه قابل درک و رمزگشایی می‌باشد. وظیفه‌ی اصلی واسطه دریافت پالس‌های نوری از دو طرف ارتباط و انطباق آن‌ها با یکدیگر می‌باشد. اگر هر دو سیگنال صادر‌شده از هر یک از طرفین رابطه در یک حالت کوانتومی باشند، نتیجه بیتی با مقدار یک بوده و در غیر اینصورت مقدار بیت، صفر خواهد بود.
مزیت این روش نسبت به روش‌های قبل آن است که می‌توان در آن جریانی از بیت‌ها را به عنوان کلید رمزنگاری استفاده نمود و نیازی به امن بود اتصال نمی‌باشد زیرا هر یک از بیت‌ها بدون حضور جفت خود در آن سوی ارتباط بی‌معنی خواهند بود و تنها به کمک واسطه معنای حقیقی می‌یابند.
با توجه به پیشرفت روزافزون روش رمزنگاری کوانتومی و توجهی که محققین دانشگاهی به آن نشان داده‌اند، آینده بسیار درخشانی در انتظار این روش خواهد بود. با وجود ضعف‌های بارزی که در روش‌های رمزنگاری غیرکوانتومی وجود دارد، برای افرادی که در مورد امنیت ارتباطات خود دچار نگرانی هستند، روش رمزنگاری کوانتومی امیدوار‌کننده خواهد بود.