第19章：映射

    楚遷說：“整個銀河系的信息可能會投射到某一個區域，然後我們和這個區域建立聯系。這個區域稱爲中轉池。就好像信號基站一樣。也就是和銀河系的其他地方進行通信，當然我們現在還不敢進行通信，只是用來檢測觀察。”

    現在所說的映射網絡通信，利用中轉池。每個中轉池根據所連接的映射網絡情況，可以包含有一個或多個區域。區域的覆蓋範圍可以達到幾千光年。中轉池控制端控制，通常使得覆蓋範圍會減小，避免對相鄰的中轉池造成干擾。中轉模塊主要是完成信號處理、資源的分配等功能。收發模塊主要是信號接收和信號轉換，由其他遠距離星系接收信號到中轉池，再轉換信號傳遞給近距離星系。

    從量子通信的角度來理解中轉池的映射空間通信。量子通信是基於這樣一種假設，兩個形態相同的量子，無論它們在宇宙中相隔多遠，只要其中一個發生變化，另外一個也會有完全相同的變化。

    一般的信息的傳播需要載體，人與人的對話需要通過聲音來傳播，手機與基站之間要通過電磁波來傳輸信號，互聯網的信息傳遞也需要在光纜中傳輸的光信號。在量子世界裏，在糾纏光子的幫助下，量子態隱形傳輸就可以實現不用載體的傳輸。

    量子態是指原子、中子、質子等粒子的狀態，它可表徵粒子的能量、旋轉、運動、磁場以及其他的物理特性。量子糾纏指的是在量子力學中，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在着某種糾纏關係，不管它們被分開多遠，只要一個粒子發生變化，另一個粒子的狀態也會立刻發生相應的變化。

    映射空間通信和量子通信類似，但是也有很多區別，它是整個空間的映射。中轉池A的信息跨越幾萬光年傳遞到中轉池B。

    中轉模塊主要是完成信號處理、資源的分配等功能。中轉模塊本來是將信息資源分配給有限個接收端。如果分配給兩個接收端，有第三個機器接收這個信息，有人推測，可能會將信息破壞，可能會被發現。還有，不知道這信息是要發給誰呢。

    從量子通信的角度來理解。能量或物質細小到一定限度，就無法被準確測量了。因爲測量意味着干涉，當被測量物微小到了極限，就不可能不被測量完全改變。理論上完美到極致的顯微鏡，對於一個量子級別的粒子也束手無策，因爲一碰就毀壞了粒子的待測狀態。假如讓量子態的粒子攜帶密碼信息，就不會被半路監測。

    “海森堡測不準原理”是量子力學的基本原理，指在同一時刻以相同精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。“單量子不可複製定理”是“海森堡測不準原理”的推論，它指在不知道量子狀態的情況下複製單個量子是不可能的，因爲要複製單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態。

    以量子狀態作爲密鑰具有不可複製性，可以說是絕對安全。任何截獲或測試量子密鑰的操作都會改變量子狀態。這樣截獲者得到的只是無意義的信息，而信息的合法接收者也可以從量子態的改變知道密鑰曾被截取過。科學家希望將來可以實現遠距離、高速率的量子密碼傳輸。量子密鑰應用很難，讓一對糾纏粒子難以在長距離上保持穩定。在幾米內有效的密鑰，在幾公裏外就失真。

    光學研究院在研究如何在不破壞原有信息的基礎上，獲取信息。

    楚遷說：“就像是快遞從甲寄給乙，你想看看這個快遞裏是什麼東西。”

    奇巖樑說：“拆開看看，再包回去？”

    楚遷說：“那肯定被發現。”

    奇巖樑說：“用光照射下？”

    楚遷說：“這會破壞裏面的東西。”

    奇巖樑說：“加個電流，加個磁場之類的。”

    楚遷說：“這也會破壞裏面的東西。”

    奇巖樑說：“我們目前，只是利用和附近環境的宇宙射線類似的射線，來檢測信息。避免被發現。這樣，及時是有損壞，發射端的文明，也會認爲，這是宇宙射線的干擾，而不是其他文明進行檢測。”

    奇巖樑說：“這方法你都能想出來。”

    宇宙射線，是來自外太空的帶電高能次原子粒子。它們可能會產生二次粒子穿透地球的大氣層和表面。主要的初級宇宙射線，來自深太空與大氣層撞擊的粒子成分在地球上一般都是穩定的粒子，像是質子、原子核、或電子。有非常少的比例是穩定的反物質粒子，包括正電子或反質子。

    大約89%的宇宙線是單純的質子，10%是氦原子核，即α粒子，還有1%是重元素。這些原子核構成宇宙線的99%。電子，像是β粒子，構成其餘1%的絕大部分；γ射線和超高能中微子只佔極小的一部分。

    收發模塊中的光學系統是用來成像和通信的，從物平面上的復振幅分佈或光強分佈得到像平面上的復振幅分佈或光強分佈。通信系統是用來收集、處理、傳輸信息的。這種信息一般是隨時間變化的，例如一個被調製的電壓、光的波形。從通信理論的觀點來看，可以把物平面上的復振幅分佈或光強分佈看作是輸入信息，把物平面叫作輸人平面；把像平面上的復振幅分佈或光強分佈看作是輸出信息，把像平面叫作輸出平面。光學系統的作用在於把輸入信息轉變爲輸出信息，只不過光學系統所傳遞和處理的信息是隨空間變化的函數，而通信系統傳遞與處理的信號是隨時間變化的函數。

    光學系統和普通通信系統的相似，不僅在於兩者都是用來傳遞和變換信息，而且在於這兩種系統都具有一些相同的基本性質，如線性和空間、時間不變性等，因此都可以用頻譜分析方法來描述和分析。通信理論的許多經典的概念和方法，如濾波、噪聲中信號的提取、相關、卷積等，都被應用到光學中來，尤其是在光學傳遞函數、光學信息處理、全息技術等領域。