9、KLJN通信技术：原理、优势与应用前景

KLJN通信技术：原理、优势与应用前景

1. KLJN通信的优势与速度范围特性

在信息安全通信领域，有一种通信方式与量子通信的绝对安全性类似，但具有诸多显著优势。它搭建成本低，性能稳定，无需维护，能在窃听者提取单比特信息后立即识别，无需中继器即可实现更长距离通信，若用于与量子通信相同的距离，速度则更快。

量子通信由于光子吸收，其速度与距离呈指数衰减关系。而KLJN密钥交换的速度与距离遵循幂函数（1/距离或其平方）缩放规律。这意味着，存在一个临界距离，超过该距离后，KLJN的性能将逐渐优于量子密钥分发（QKD）。这个临界距离可能在几公里到几百公里之间，具体取决于多种因素以及量子领域的相关争议。例如，Horace Yuen认为，为实现无条件安全，QKD的比特率不应超过0.1比特/秒。

由于窃听者无法获取任何信息，计算能力在破解该密码时毫无作用，即使是无限先进的量子计算机也无法破解。

2. 电阻热噪声相关原理

对于不熟悉电阻热噪声的读者，以下是一些简单的原理和事实。在温度为T的热平衡状态下，低频极限时，开路电阻R上热噪声电压的功率密度谱由约翰逊公式给出：
[Su,th(f) = 4kTR]
若电阻两端用导线短路，根据欧姆定律，该回路中的电流为：
[Si,th(f) = \frac{4kT}{R}]
假设有两个电阻R0和R1并联，根据上述公式和基尔霍夫定律，两个并联电阻上产生的噪声电压的功率密度谱为：
[Su,R||(f) = 4kT\frac{R_0R_1}{R_0 + R_1}]
流过由这两个电阻组成的回路的噪声电流的功率密度谱为：
[Si,R||(f) = \frac{