Az 1980-as évek közepétől végeznek a világ számos pontján olyan kutatásokat, amelyben a kvantummechanikát és az informatikát próbálják közös nevezőre hozni. Habár a kvantumszámítógépek csak a távoli jövő eszközei lesznek, már léteznek algoritmusok olyan problémák megoldására, amelyek a hagyományos számítógéppel nehezen kezelhetők. Ráadásul ezek a megoldások nem csak papírokon találhatók meg, hanem a hétköznapi megvalósításba is kezdenek átkerülni.
A műholdas kommunikáció során hatalmas információigény lép fel, ezért érdemes megvizsgálni, hogyan tudnánk használni kvantummechanikai alapelveken működő kvantuminformatikai algoritmusokat ezekben a kommunikációs folyamatokban.
Mivel nyújtanak többet a kvantumalapú eszközök, mint a klasszikus informatika által kínált lehetőségek? A kvantumpárhuzamosság elvének kihasználásával könnyen elvégezhetjük a nagy számításigényű műveleteket, például meghatározhatjuk egy szám osztóit, amely fontos lépés a jelenleg használt titkosítási eljárások feltörésében. A klasszikus módszereknél hatékonyabban tudunk adatbázisban keresni, különböző kvantumkapukat és kvantumáramköröket építhetünk. Az összefonódás rejtélyes jelenségét kihasználva képesek vagyunk információt teleportálni a kvantumteleportiációs protokoll segítségével. A Charles Bennett által 1993-ban leírt ötlet működését 1997-ben kísérletileg is igazolták, 2010-ben pedig már szabad légkörben 16 kilométeres távolságot hidaltak át vele kínai kutatók.
A szép számú laboratóriumi kísérleti eredmények ellenére a kvantuminformatika elmélete nagyon sok területen jóval előrébb tart, mint a tényleges implementációk, ugyanakkor biztonsági oldalon már kulcsrakész kereskedelmi termékek kaphatók, elsősorban a kvantumalapú kulcscsere területén. A kommunikáció titkosítása során alkalmazott szimmetrikus kulcsú módszer esetében mind az üzenet feladója, mind a címzettje ugyanazzal a kóddal fedi el információját az illetéktelenek elől. A módszer alkalmazásának fő problémáját az jelenti, hogy a kommunikálni kívánó felek milyen módon osztják meg egymás között biztonságosan magát a kulcsot. Amennyiben a kulcs az érintett feleken kívül más birtokába is kerül, úgy utána az illetéktelen hozzáférhet a teljes kommunikációhoz. Ebben a megosztásban jelent segítséget a kvantumalapú kulcsszétosztás. A folyamat során a lézerfényt alkotó fotonokat hívjuk segítségül, ezekbe kódoljuk bele a közös kulcs alapját képező bitsorozatot, majd üvegkábelen eljuttatjuk a fogadó félhez. Ha megfelelően alkalmazzuk a kvantuminformatika szabályait, akkor a kvantuminformáció küldése során a támadó – azaz a kvantuminformációt a címzett előtt kiolvasó eszköz – bizonyítottan képtelen az eredeti üzenetet hiba nélkül reprodukálni, a támadási kísérlet azonban a kommunikáló felek számára egyszerű ellenőrző metódusokkal felismerhető. A kvantumfolyamat során megosztott kulcsot a továbbiak során hagyományos titkosítási eljárásokban tudjuk felhasználni.
