21、基尔霍夫 - 约翰逊噪声(KLJN)安全密钥交换的误差分析与优化

基尔霍夫 - 约翰逊噪声(KLJN)安全密钥交换的误差分析与优化

1. 引言

在信息安全领域,信息理论安全(常被称为“无条件安全”)至关重要。它意味着安全措施由信息理论或物理系统中的测量理论决定,其完善程度取决于窃听者(“Eve”)获取最大信息量的假定最优条件。

量子密钥分配(QKD)是首个基于物理定律宣称具备无条件安全的方案,但这一宣称存在争议。一些量子安全专家质疑QKD方案可实现的安全水平,而Renner则为量子密码学的基础和现有安全证明进行辩护。从实际角度看,许多QKD设备存在缺陷,如有限的通信范围和高昂的价格,这促使人们探索非QKD方案。

近年来,研究发现一种使用两对电阻和高斯电压噪声发生器来模拟和增强约翰逊噪声的系统,即基尔霍夫 - 约翰逊噪声(KLJN)安全密钥分配系统,可用于安全密钥分配。该系统基于准静态电动力学的基尔霍夫环路定律和统计物理的涨落 - 耗散定理,具有信息理论安全特性,潜在应用广泛,包括物理不可克隆功能硬件密钥、计算机和硬件的无条件安全以及无条件安全的智能电网等。

2. KLJN系统概述

KLJN系统的核心是一条电线,通信双方“Alice”和“Bob”分别将电阻连接到电线上。这些电阻从集合{R0, R1}中随机选择,R0表示低(0)位,R1表示高(1)位。在每个时钟周期或比特交换周期开始时,Alice和Bob随机选择一个电阻连接到电线。高斯电压噪声发生器模拟电阻的约翰逊噪声或提供带限白噪声。

根据涨落 - 耗散定理,Alice和Bob的电阻产生的增强约翰逊噪声电压会在电线和地之间产生通道噪声电压uc(t),并在电线中产生通道噪声电流ic(t)。在比特交换周期内,Alice和Bob测量通道噪

【2025年10月最新优化算法】混沌增强领导者黏菌算法(Matlab代码实现)内容概要:本文档介绍了2025年10月最新提出的混沌增强领导者黏菌算法(Matlab代码实现),属于智能优化算法领域的一项前沿研究。该算法结合混沌机制黏菌优化算法,通过引入领导者策略提升搜索效率和全局寻优能力,适用于复杂工程优化问题的求解。文档不仅提供完整的Matlab实现代码,还涵盖了算法原理、性能验证及其他优化算法的对比分析,体现了较强的科研复现性和应用拓展性。此外,文中列举了大量相关科研方向和技术应用场景,展示其在微电网调度、路径规划、图像处理、信号分析、电力系统优化等多个领域的广泛应用潜力。; 适合人群:具备一定编程基础和优化理论知识,从事科研工作的研究生、博士生及高校教师,尤其是关注智能优化算法及其在工程领域应用的研发人员;熟悉Matlab编程环境者更佳。; 使用场景及目标:①用于解决复杂的连续空间优化问题,如函数优化、参数辨识、工程设计等;②作为新型元启发式算法的学习教学案例;③支持高水平论文复现算法改进创新,推动在微电网、无人机路径规划、电力系统等实际系统中的集成应用; 其他说明:资源包含完整Matlab代码和复现指导,建议结合具体应用场景进行调试拓展,鼓励在此基础上开展算法融合性能优化研究。
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