第19章：映射

    楚迁说：“整个银河系的信息可能会投射到某一个区域，然后我们和这个区域建立联系。这个区域称为中转池。就好像信号基站一样。也就是和银河系的其他地方进行通信，当然我们现在还不敢进行通信，只是用来检测观察。”

    现在所说的映射网络通信，利用中转池。每个中转池根据所连接的映射网络情况，可以包含有一个或多个区域。区域的覆盖范围可以达到几千光年。中转池控制端控制，通常使得覆盖范围会减小，避免对相邻的中转池造成干扰。中转模块主要是完成信号处理、资源的分配等功能。收发模块主要是信号接收和信号转换，由其他远距离星系接收信号到中转池，再转换信号传递给近距离星系。

    从量子通信的角度来理解中转池的映射空间通信。量子通信是基于这样一种假设，两个形态相同的量子，无论它们在宇宙中相隔多远，只要其中一个发生变化，另外一个也会有完全相同的变化。

    一般的信息的传播需要载体，人与人的对话需要通过声音来传播，手机与基站之间要通过电磁波来传输信号，互联网的信息传递也需要在光缆中传输的光信号。在量子世界里，在纠缠光子的帮助下，量子态隐形传输就可以实现不用载体的传输。

    量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。量子纠缠指的是在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，另一个粒子的状态也会立刻发生相应的变化。

    映射空间通信和量子通信类似，但是也有很多区别，它是整个空间的映射。中转池a的信息跨越几万光年传递到中转池b。

    中转模块主要是完成信号处理、资源的分配等功能。中转模块本来是将信息资源分配给有限个接收端。如果分配给两个接收端，有第三个机器接收这个信息，有人推测，可能会将信息破坏，可能会被发现。还有，不知道这信息是要发给谁呢。

    从量子通信的角度来理解。能量或物质细小到一定限度，就无法被准确测量了。因为测量意味着干涉，当被测量物微小到了极限，就不可能不被测量完全改变。理论上完美到极致的显微镜，对于一个量子级别的粒子也束手无策，因为一碰就毁坏了粒子的待测状态。假如让量子态的粒子携带密码信息，就不会被半路监测。

    “海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理，指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的，只能精确测定两者之一。“单量子不可复制定理”是“海森堡测不准原理”的推论，它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态。

    以量子状态作为密钥具有不可复制性，可以说是绝对安全。任何截获或测试量子密钥的操作都会改变量子状态。这样截获者得到的只是无意义的信息，而信息的合法接收者也可以从量子态的改变知道密钥曾被截取过。科学家希望将来可以实现远距离、高速率的量子密码传输。量子密钥应用很难，让一对纠缠粒子难以在长距离上保持稳定。在几米内有效的密钥，在几公里外就失真。

    光学研究院在研究如何在不破坏原有信息的基础上，获取信息。

    楚迁说：“就像是快递从甲寄给乙，你想看看这个快递里是什么东西。”

    奇岩梁说：“拆开看看，再包回去？”

    楚迁说：“那肯定被发现。”

    奇岩梁说：“用光照射下？”

    楚迁说：“这会破坏里面的东西。”

    奇岩梁说：“加个电流，加个磁场之类的。”

    楚迁说：“这也会破坏里面的东西。”

    奇岩梁说：“我们目前，只是利用和附近环境的宇宙射线类似的射线，来检测信息。避免被发现。这样，及时是有损坏，发射端的文明，也会认为，这是宇宙射线的干扰，而不是其他文明进行检测。”

    奇岩梁说：“这方法你都能想出来。”

    宇宙射线，是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。主要的初级宇宙射线，来自深太空与大气层撞击的粒子成分在地球上一般都是稳定的粒子，像是质子、原子核、或电子。有非常少的比例是稳定的反物质粒子，包括正电子或反质子。

    大约89%的宇宙线是单纯的质子，10%是氦原子核，即α粒子，还有1%是重元素。这些原子核构成宇宙线的99%。电子，像是β粒子，构成其余1%的绝大部分；γ射线和超高能中微子只占极小的一部分。

    收发模块中的光学系统是用来成像和通信的，从物平面上的复振幅分布或光强分布得到像平面上的复振幅分布或光强分布。通信系统是用来收集、处理、传输信息的。这种信息一般是随时间变化的，例如一个被调制的电压、光的波形。从通信理论的观点来看，可以把物平面上的复振幅分布或光强分布看作是输入信息，把物平面叫作输人平面；把像平面上的复振幅分布或光强分布看作是输出信息，把像平面叫作输出平面。光学系统的作用在于把输入信息转变为输出信息，只不过光学系统所传递和处理的信息是随空间变化的函数，而通信系统传递与处理的信号是随时间变化的函数。

    光学系统和普通通信系统的相似，不仅在于两者都是用来传递和变换信息，而且在于这两种系统都具有一些相同的基本性质，如线性和空间、时间不变性等，因此都可以用频谱分析方法来描述和分析。通信理论的许多经典的概念和方法，如滤波、噪声中信号的提取、相关、卷积等，都被应用到光学中来，尤其是在光学传递函数、光学信息处理、全息技术等领域。

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