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序
21世纪，人类已全面进入信息时代，人们生活的方方面面都离不开信息的交换，从农耕时代的相互喊话，到古代的飞鸽传书，接着产生了电报、传真，然后是大哥大，BB机，现在，世界各地都通过互联网联系起来，即便想隔千里，也可用手机通话，发短信，用QQ、MSN与世界另一端的朋友聊天。
网络的速度是非常快的，电子在线缆中的传输速度接近光速，无线电池也是一种电磁波，能以光速传播，大洋之中也铺设有光纤，使信息跨越数万公里如转瞬即逝，按照光速30万公里每秒来计算，围绕地球一圈只需0.13秒，因此，即使我们拨打越洋电话，时间上的延迟可以说是忽略不计的。
随着人类的脚步迈入太空，一个难题已摆在人类面前，那就是宇宙空间的巨大，通讯时间上的延迟已经达到了不可忽略的程度。比如美国六十年代的阿波罗计划，人类登上月球之后，靠电波与地球保持联系，由于月球与地球距离38万公里，所以电磁波一去一回便要消耗两秒多的时间，指挥中心说的话要1秒多那边才听到，那边说的话也要1秒多这边才听到，这给信息的实时交流造成了不小的麻烦。
如果说两秒钟的延迟还可以接受，那么更远距离的通讯就会影响巨大，比如2003年美国发射到火星的勇气号与机遇号探测器，由于火星到地球的距离一直在改变，最近大约为5500万公里，最远的有4亿多公里，也就是说光从地球到火星最少要用3分多钟，最多要20多分钟，所以平均下来，从地球发向火星的指令需要十几分钟的时间，这就对探测器的控制造成了很大的影响，如果要对一个错误指令做出修改，就需要十几分钟才能传到，可能这个错误指令已造成许多严重后果，事实上，机遇号和勇气号也因此重启系统多次；勇气号更是在09年4月由于错误指令被困于沙坑中，待指挥中心发出修正指令已经晚了，直到现在，勇气号仍没有脱困，并且可能永久困在这个沙坑中了。
如果再将距离放大，扩展到太阳系外，各种信息在时间上的延迟已达到了惊人的程度，目前人类飞行最远的航天器是1977年9月发射的旅行者号1号（Voyagor 1）它目前已达到太阳系边缘，距太阳170亿公里，大于111个天文单位，（Astronomical Unit,1天文单位是地球到太阳的平均高，约1.496亿公里），它发射的信号要13小时才能到达地球，如果它发生什么意外，信息传回地球已是13小时之后了，这时再处理，这些事件已无力回天。
所以，人类如果想要成功的进军太空，走出太阳系，我们就必须要解决通讯的时间延迟这一问题，下面，我将介绍一下我自己的一点想法以及对前人已有设想做一个小结。
一、理论基础
在介绍我的想法之前，有必要说一说量子力学这一理论，量子力学（Quantum Mechanics）是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，主要研究各科基本粒子的结构，性质。它在20世纪初由普朗克，玻尔，海森堡，薜定谔等物理学家共同创立以弥补经典物理在描述微观世界的不足。直到现在量子力学已与相对论成为现代物理的两大基础理论。
随着量子力学的发展越来越多关于微观世界的奇怪性质被人们所了解，它作出了许多对微观世界物理现象的预言，其中大部分都已被证明是确实存在的，这其中也有许多在常人看来难以致信的结论，有海森堡测不准（Uncertainty Principle）原理，思想实验薜定谔的猫等，这些结论都反映了微观世界的不确定性和随机性。在这其中有一个最令人惊讶的结论，也是我的想法的理论基础，那就是微观粒子间的量子纠缠（Quantum entanglement），它是由两个以上的多个粒子组成的复合系统，简单的说，就是两个粒子在特定情况下会产生某种特殊关联性（correlation），最令人吃惊的是如果影响其中一个粒子，另一个粒子就会同时发生一些性质的改变，它们是等时的，没有时间上的延迟，这个结论与相对论的基本设定一切物质能量的速度都不可能超过光速相违背，因此，爱因斯坦与当时多位物理学家联合起来反对量子力学。可是事实胜于雄辩，随着人类技术的发展，1997年，奥地利物理学家首次实现了量子纠缠态的实验，这一研究不断取得可喜成果，到了2009年，中国科大和清华大学在北京架设了厂16公里的信息通道，并成功地进行了量子通讯实验。创造了目前量子通讯最远距离的世界纪录。
二、设想
虽然各种实验的成果是可喜的，但是我们还有很多问题要解决，比如我们目前进行的实验都是有线的传播信息的两地需要光纤连接，并且目前我们只成功实现了光子的量子纠缠。
科技总是在不断进步，这些难题终究会被克服，我们应该思考的时如何应用这些成果，又一海森堡测不准原理，我们不可能同时测出一个粒子在某一时刻的位置和动量，因此我们要获取从另一个粒子传过来的信息，就有了困难，我的想法是，利用超对称粒子来实现量子通讯，所谓超对称（SuPer symmetry)就是一种基本粒子间的关系，目前基本粒子可分为两类，一类叫波色子（Boson），它们的自旋为整数，如光子为1，一类叫费米子（Fermion）,它们的自旋为半整数，如电子的自旋为1/2，根据超对称理论，每一种波色子都有一种与它对称的费米子，并且它们之间能够相互转换，如果我們使一对超对称粒子产生量子纠缠，并将它们固定在磁场中，那么改变一个粒子的自旋，另一个粒子的自旋也会一起改变，这样就会方便观察了。
要实现量子通讯就必须随时测量一对粒子的状态，这样做投资就会很巨大，那么能不能有一种能够直接读出信息的方法呢?其实对于这一问题已经有了一些设想的解决方案。科幻小说往往走在技术的前面，引导着技术的发展，在中国当代最具有实力的科幻作家刘慈欣的作品《三体》中就给出了一种解决方案：
“智子工程，简而言之就是把一个质子改造成一台超级智能计算机”。科学执政官说。
“作为一个广为流传的科学幻想，这大家都听说过。”农业执政官说，“但要成为现实，还是太突然了点。我知道物理学家们已经能够操控微观世界十一微结构中的九维，蛋我们还是无法想象，它们能把一把小镊子伸进质子，在里面搭建大规模集成电路吗？” “当然不行，对微观集成电路的蚀刻，只能在宏观中进行，而且只能在宏观的二维平面上进行，所以，我们需要将一个质子进行二维展开。”
“把九维结构展开称二维？面积有多大？”
“很大，你會看到的。”科学执政官微笑着说。
这面在三体世界上分出现的巨镜，就是那枚在被展开称二维平面的质子，这是一个没有厚度的真正意义上的几何平面。
“元首，质子平面正在我们星球的引力下弯曲。”科学家执政官说，他接着指指星空中，刚刚出现的许多光星，就像人用晃动的手电照着洞窟的顶。
“那是从地面发出的电磁辐射，对平面的引力弯曲进行调节，以使得质子平面最后把我们的星球完全包裹起来，之后电磁辐射仍将持续发射，想许多根辐条一样维持着这个大球面的稳定，这样三体行星就成了一个固定二维质子的工作平台，在质子平面上集成电路的蚀刻就可以开始了。”
——刘慈欣《三体》
《三体》中的设想对我们来说就像神话一样，但是这其实是可实现的，因为它具有坚实的理论基础。对质子的平面展开是可能的，问题是我们没有那么高能量的加速器。质子展开后的平面非常大，很多人可能不能理解，打个比方，一个篮球中可以放很多个乒乓球，这些乒乓球的表面积之和却是篮球表面积的许多倍，因此，小小的质子中也包含有巨大的二维面积，足够我们进行电路蚀刻。将改造成超级计算机的一对质子产生量子纠缠，它们之间的信息就能自动地显示在视网膜上，因为根据量子力学，粒子可从真空中借来能量使自己活动极高的运动速度，当高速的质子撞击视网膜时，就能产生光的效果，使我们 产生视觉，这样我们就免去了分析信息的环节，能直接读出信息内容。
这些设想我们看来遥不可及，但是人类的创造力是无限的，总有一天它们会实现，不怕做不到，就怕想不到。
三、悖论
假设我们已经拥有了零延迟的量子通讯技术，要怎样把这种技术运用到太空通讯当中去呢？最简单的方法莫过于县质子一对相互纠缠的粒子，在总部放一个，飞船带一个。这样就可以实现通讯了。
可是这就产生了一个不可避免的问题，如果我们需要在离地球最近的恒星，比邻星的宇航员或航天器进行通讯，就必须要在比邻星也有一个量子通讯装置，可是比邻星距地球4.22光年，也就是说我们就是将通讯器以光速发向比邻星，也要四年才能到，然后才能进行实时通讯。如果我们要与35光年外的外的人通讯，而那里又没有量子通讯装置，那我们就需要花费35年甚至更长的时间航行到那里，放上一个量子通讯装置 ，就可以享受延迟的通讯服务了。这是一个可笑的悖论。
这样我们就必然需要一群开拓者，向宇宙中进发，在各处放上量子通讯装置，建立一个覆盖宇宙的量子通讯网络，但是如果由人来完成这个任务有点不太现实，因为人的寿命相对于漫长的宇宙航行来说太短了，并且我们很难在小小的宇宙飞船中建立可以长久维持人类生存的生态系统，另外宇宙航行对人类精神影响也是一个严重的问题。
幸好，早在60年前，被誉为"计算机之父"的冯·诺依曼（John Von Neumann,1903-197）就想出了这个问题的解决方法，这就是著名的冯·诺依曼机，这是一种能够自我复制的机器，它由一个通用机器（uninversal machine）一个通用构造器（universal Cconstuctor）组成，通用机器就像是电脑主机，它存储着这具机器本身构造的信息，还可以处理各种外来信号，通用构造器就像车间，它收集复制机器本身所需要的各种材料进行加工并受到通用机器的控制将它们组装成和本身一样的机器，然后新的机器启动，又会开始同样的复制过程，这种机器就像细胞一样，不断分裂。这种机器本来是设想来模拟生命繁殖的，现在正好派上用场。
以现在技术制造冯·诺伊曼机不是难事，我们将这种机器发向太空，到达某一星系再启动，就地取材复制一批冯·诺伊曼机再向外发射，并在原星系中留下一个量子通讯装置。这样，覆盖全宇宙的量子通讯网络就会建成。我们需要关心的是如何控制冯·诺伊曼机的复制和降低复制的出错率与提高机器本身的纠错能力。
以上的很多东西都停留在理论阶段，有些甚至是幻想，可是，科技在不断进步，社会在不断发展，人口压力越来越严重的地球，将来必将向太空发展，压力可以转变为动力，有了动力，那些眼前的困难都是浮云，终究会被解决！
本文内容为本人的一点想法和对各种思想的小结，如有雷同，纯属巧合。
21世纪，人类已全面进入信息时代，人们生活的方方面面都离不开信息的交换，从农耕时代的相互喊话，到古代的飞鸽传书，接着产生了电报、传真，然后是大哥大，BB机，现在，世界各地都通过互联网联系起来，即便想隔千里，也可用手机通话，发短信，用QQ、MSN与世界另一端的朋友聊天。
网络的速度是非常快的，电子在线缆中的传输速度接近光速，无线电池也是一种电磁波，能以光速传播，大洋之中也铺设有光纤，使信息跨越数万公里如转瞬即逝，按照光速30万公里每秒来计算，围绕地球一圈只需0.13秒，因此，即使我们拨打越洋电话，时间上的延迟可以说是忽略不计的。
随着人类的脚步迈入太空，一个难题已摆在人类面前，那就是宇宙空间的巨大，通讯时间上的延迟已经达到了不可忽略的程度。比如美国六十年代的阿波罗计划，人类登上月球之后，靠电波与地球保持联系，由于月球与地球距离38万公里，所以电磁波一去一回便要消耗两秒多的时间，指挥中心说的话要1秒多那边才听到，那边说的话也要1秒多这边才听到，这给信息的实时交流造成了不小的麻烦。
如果说两秒钟的延迟还可以接受，那么更远距离的通讯就会影响巨大，比如2003年美国发射到火星的勇气号与机遇号探测器，由于火星到地球的距离一直在改变，最近大约为5500万公里，最远的有4亿多公里，也就是说光从地球到火星最少要用3分多钟，最多要20多分钟，所以平均下来，从地球发向火星的指令需要十几分钟的时间，这就对探测器的控制造成了很大的影响，如果要对一个错误指令做出修改，就需要十几分钟才能传到，可能这个错误指令已造成许多严重后果，事实上，机遇号和勇气号也因此重启系统多次；勇气号更是在09年4月由于错误指令被困于沙坑中，待指挥中心发出修正指令已经晚了，直到现在，勇气号仍没有脱困，并且可能永久困在这个沙坑中了。
如果再将距离放大，扩展到太阳系外，各种信息在时间上的延迟已达到了惊人的程度，目前人类飞行最远的航天器是1977年9月发射的旅行者号1号（Voyagor 1）它目前已达到太阳系边缘，距太阳170亿公里，大于111个天文单位，（Astronomical Unit,1天文单位是地球到太阳的平均高，约1.496亿公里），它发射的信号要13小时才能到达地球，如果它发生什么意外，信息传回地球已是13小时之后了，这时再处理，这些事件已无力回天。
所以，人类如果想要成功的进军太空，走出太阳系，我们就必须要解决通讯的时间延迟这一问题，下面，我将介绍一下我自己的一点想法以及对前人已有设想做一个小结。
一、理论基础
在介绍我的想法之前，有必要说一说量子力学这一理论，量子力学（Quantum Mechanics）是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，主要研究各科基本粒子的结构，性质。它在20世纪初由普朗克，玻尔，海森堡，薜定谔等物理学家共同创立以弥补经典物理在描述微观世界的不足。直到现在量子力学已与相对论成为现代物理的两大基础理论。
随着量子力学的发展越来越多关于微观世界的奇怪性质被人们所了解，它作出了许多对微观世界物理现象的预言，其中大部分都已被证明是确实存在的，这其中也有许多在常人看来难以致信的结论，有海森堡测不准（Uncertainty Principle）原理，思想实验薜定谔的猫等，这些结论都反映了微观世界的不确定性和随机性。在这其中有一个最令人惊讶的结论，也是我的想法的理论基础，那就是微观粒子间的量子纠缠（Quantum entanglement），它是由两个以上的多个粒子组成的复合系统，简单的说，就是两个粒子在特定情况下会产生某种特殊关联性（correlation），最令人吃惊的是如果影响其中一个粒子，另一个粒子就会同时发生一些性质的改变，它们是等时的，没有时间上的延迟，这个结论与相对论的基本设定一切物质能量的速度都不可能超过光速相违背，因此，爱因斯坦与当时多位物理学家联合起来反对量子力学。可是事实胜于雄辩，随着人类技术的发展，1997年，奥地利物理学家首次实现了量子纠缠态的实验，这一研究不断取得可喜成果，到了2009年，中国科大和清华大学在北京架设了厂16公里的信息通道，并成功地进行了量子通讯实验。创造了目前量子通讯最远距离的世界纪录。
二、设想
虽然各种实验的成果是可喜的，但是我们还有很多问题要解决，比如我们目前进行的实验都是有线的传播信息的两地需要光纤连接，并且目前我们只成功实现了光子的量子纠缠。
科技总是在不断进步，这些难题终究会被克服，我们应该思考的时如何应用这些成果，又一海森堡测不准原理，我们不可能同时测出一个粒子在某一时刻的位置和动量，因此我们要获取从另一个粒子传过来的信息，就有了困难，我的想法是，利用超对称粒子来实现量子通讯，所谓超对称（SuPer symmetry)就是一种基本粒子间的关系，目前基本粒子可分为两类，一类叫波色子（Boson），它们的自旋为整数，如光子为1，一类叫费米子（Fermion）,它们的自旋为半整数，如电子的自旋为1/2，根据超对称理论，每一种波色子都有一种与它对称的费米子，并且它们之间能够相互转换，如果我們使一对超对称粒子产生量子纠缠，并将它们固定在磁场中，那么改变一个粒子的自旋，另一个粒子的自旋也会一起改变，这样就会方便观察了。
要实现量子通讯就必须随时测量一对粒子的状态，这样做投资就会很巨大，那么能不能有一种能够直接读出信息的方法呢?其实对于这一问题已经有了一些设想的解决方案。科幻小说往往走在技术的前面，引导着技术的发展，在中国当代最具有实力的科幻作家刘慈欣的作品《三体》中就给出了一种解决方案：
“智子工程，简而言之就是把一个质子改造成一台超级智能计算机”。科学执政官说。
“作为一个广为流传的科学幻想，这大家都听说过。”农业执政官说，“但要成为现实，还是太突然了点。我知道物理学家们已经能够操控微观世界十一微结构中的九维，蛋我们还是无法想象，它们能把一把小镊子伸进质子，在里面搭建大规模集成电路吗？” “当然不行，对微观集成电路的蚀刻，只能在宏观中进行，而且只能在宏观的二维平面上进行，所以，我们需要将一个质子进行二维展开。”
“把九维结构展开称二维？面积有多大？”
“很大，你會看到的。”科学执政官微笑着说。
这面在三体世界上分出现的巨镜，就是那枚在被展开称二维平面的质子，这是一个没有厚度的真正意义上的几何平面。
“元首，质子平面正在我们星球的引力下弯曲。”科学家执政官说，他接着指指星空中，刚刚出现的许多光星，就像人用晃动的手电照着洞窟的顶。
“那是从地面发出的电磁辐射，对平面的引力弯曲进行调节，以使得质子平面最后把我们的星球完全包裹起来，之后电磁辐射仍将持续发射，想许多根辐条一样维持着这个大球面的稳定，这样三体行星就成了一个固定二维质子的工作平台，在质子平面上集成电路的蚀刻就可以开始了。”
——刘慈欣《三体》
《三体》中的设想对我们来说就像神话一样，但是这其实是可实现的，因为它具有坚实的理论基础。对质子的平面展开是可能的，问题是我们没有那么高能量的加速器。质子展开后的平面非常大，很多人可能不能理解，打个比方，一个篮球中可以放很多个乒乓球，这些乒乓球的表面积之和却是篮球表面积的许多倍，因此，小小的质子中也包含有巨大的二维面积，足够我们进行电路蚀刻。将改造成超级计算机的一对质子产生量子纠缠，它们之间的信息就能自动地显示在视网膜上，因为根据量子力学，粒子可从真空中借来能量使自己活动极高的运动速度，当高速的质子撞击视网膜时，就能产生光的效果，使我们 产生视觉，这样我们就免去了分析信息的环节，能直接读出信息内容。
这些设想我们看来遥不可及，但是人类的创造力是无限的，总有一天它们会实现，不怕做不到，就怕想不到。
三、悖论
假设我们已经拥有了零延迟的量子通讯技术，要怎样把这种技术运用到太空通讯当中去呢？最简单的方法莫过于县质子一对相互纠缠的粒子，在总部放一个，飞船带一个。这样就可以实现通讯了。
可是这就产生了一个不可避免的问题，如果我们需要在离地球最近的恒星，比邻星的宇航员或航天器进行通讯，就必须要在比邻星也有一个量子通讯装置，可是比邻星距地球4.22光年，也就是说我们就是将通讯器以光速发向比邻星，也要四年才能到，然后才能进行实时通讯。如果我们要与35光年外的外的人通讯，而那里又没有量子通讯装置，那我们就需要花费35年甚至更长的时间航行到那里，放上一个量子通讯装置 ，就可以享受延迟的通讯服务了。这是一个可笑的悖论。
这样我们就必然需要一群开拓者，向宇宙中进发，在各处放上量子通讯装置，建立一个覆盖宇宙的量子通讯网络，但是如果由人来完成这个任务有点不太现实，因为人的寿命相对于漫长的宇宙航行来说太短了，并且我们很难在小小的宇宙飞船中建立可以长久维持人类生存的生态系统，另外宇宙航行对人类精神影响也是一个严重的问题。
幸好，早在60年前，被誉为"计算机之父"的冯·诺依曼（John Von Neumann,1903-197）就想出了这个问题的解决方法，这就是著名的冯·诺依曼机，这是一种能够自我复制的机器，它由一个通用机器（uninversal machine）一个通用构造器（universal Cconstuctor）组成，通用机器就像是电脑主机，它存储着这具机器本身构造的信息，还可以处理各种外来信号，通用构造器就像车间，它收集复制机器本身所需要的各种材料进行加工并受到通用机器的控制将它们组装成和本身一样的机器，然后新的机器启动，又会开始同样的复制过程，这种机器就像细胞一样，不断分裂。这种机器本来是设想来模拟生命繁殖的，现在正好派上用场。
以现在技术制造冯·诺伊曼机不是难事，我们将这种机器发向太空，到达某一星系再启动，就地取材复制一批冯·诺伊曼机再向外发射，并在原星系中留下一个量子通讯装置。这样，覆盖全宇宙的量子通讯网络就会建成。我们需要关心的是如何控制冯·诺伊曼机的复制和降低复制的出错率与提高机器本身的纠错能力。
以上的很多东西都停留在理论阶段，有些甚至是幻想，可是，科技在不断进步，社会在不断发展，人口压力越来越严重的地球，将来必将向太空发展，压力可以转变为动力，有了动力，那些眼前的困难都是浮云，终究会被解决！
本文内容为本人的一点想法和对各种思想的小结，如有雷同，纯属巧合。