最近十分懷念在國(guó)科大上課的日子，國(guó)科大是一個(gè)擁有自由學(xué)術(shù)氛圍的地方。

我記得當(dāng)年在國(guó)科大上課的時(shí)候，有一位老師讓我們發(fā)揮奇思妙想。有位同學(xué)是這么說(shuō)的：如果可以實(shí)現(xiàn)中微子通信，那么就可以取代目前的衛(wèi)星通信，實(shí)現(xiàn)更高的通信效率。

那么什么是中微子呢？

實(shí)際上，中微子也與質(zhì)子、電子一樣，是構(gòu)成原子的基本粒子之一。

圖片來(lái)源：https://chuansongme.com/n/1802275

只不過(guò)它的質(zhì)量很輕，連電子的萬(wàn)分之一都抵不上，而且呈現(xiàn)中性。它與其他粒子之間只存在微弱的相互作用力，而不存在電磁力的作用。物質(zhì)對(duì)于中微子來(lái)說(shuō)無(wú)法構(gòu)成任何障礙。打個(gè)形象的比方，中微子能夠穿越100光年厚度的鋼，并且?guī)缀醪粫?huì)減速。

圖片來(lái)源http://k.sina.com.cn/article_1036283792_3dc46f9000100akr8.html

也就是說(shuō)從南美洲可以使用中微子束穿過(guò)地球直接傳至北京。人們假如將中微子束加以調(diào)制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意兩點(diǎn)進(jìn)行通信聯(lián)系，無(wú)需昂貴而復(fù)雜的衛(wèi)星或微波站，這便是中微子通信技術(shù)。

除此之外，高能中微子束的強(qiáng)穿透性使得與深海領(lǐng)域進(jìn)行單向通信稱(chēng)為可能。

目前，在水下只有極低頻(elf)小于100HZ的無(wú)線(xiàn)電傳輸才能提供高速和對(duì)應(yīng)深度的通信。由于極低的帶寬、高噪聲水平和難以產(chǎn)生高功率信號(hào)，極低頻數(shù)據(jù)速率非常低，大約為每分鐘1位。而以幾千赫的頻率進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電傳輸(非常低的頻率，vlf)替代使用，提供周?chē)臄?shù)據(jù)速率50位每秒 。

然而，非常低的頻率的海水滲透率是有限的。這需要電線(xiàn)天線(xiàn)，浮動(dòng)接近表面，這種操作限制性很大。水下自由通信的這個(gè)瓶頸問(wèn)題至今還沒(méi)有攻克，這個(gè)問(wèn)題也極大的限制了深海能源開(kāi)采，深海探測(cè)的發(fā)展。

Huber P. Submarine neutrino communication[J]. Physics Letters B, 2010, 692(4):268-271.

關(guān)于中微子最火熱的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是“minos experiment”，2007年，美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室向芝加哥到明尼蘇達(dá)州北部的一個(gè)礦場(chǎng)發(fā)射了一束中微子，其距離超過(guò)700公里。

費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

在為期兩年的實(shí)驗(yàn)中，中微子束在5000噸的探測(cè)器中產(chǎn)生了730個(gè)介子。這相當(dāng)于每12小時(shí)出現(xiàn)一個(gè)中微子事件。顯然，至少需要改進(jìn)6個(gè)數(shù)量級(jí)。

P. Adamson, et al., Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 131802, arXiv:0806.2237.

就目前來(lái)看，有關(guān)中微子的的研究還沒(méi)有走向應(yīng)用，比如在潛艇通信方面，為了使用一個(gè)中微子束發(fā)送消息，我們又必要知道潛艇的位置在范圍1 ~5公里內(nèi)。不過(guò)眾所周知，潛艇的位置是一種絕密的存在。

Search for neutrinos from decaying dark matter with IceCube[J]. The European Physical Journal C, 2018, 78(10).

不過(guò)我想可能也是可以解決的，比如在預(yù)先安排的時(shí)間將中微子束指向潛艇巡邏區(qū)域內(nèi)預(yù)先安排的位置，潛艇將在每天適當(dāng)?shù)臅r(shí)間到達(dá)其中一個(gè)地點(diǎn)幾次。