第397章 不会发光的灯泡（1 / 2）



1995年9月。

北京的天开始凉了。中关村大街两旁的槐树叶子泛了黄，风一吹，簌簌地落下来。林远骑着那辆破自行车穿过落叶的时候，脑子里还在想着方明华说的那句话——“单光子源，比探测器更难。”

他那时候还不完全理解这句话的意思。现在，两个月过去了，他理解了。

而且是深刻的理解。

“所谓单光子源，”林远站在物理所的一间实验室里，面前是一张堆满光学元件的平台，对着旁边的王磊说，“就是每次只发射一个光子的光源。听起来很简单对吧？但实际上，这个世界上没有一种灯泡是‘只发一个光子’的。”

王磊蹲在地上，正在调整一个激光器的位置。他抬起头：“什么意思？”

“所有的常规光源——灯泡、LED、甚至普通的激光器——发出的光子数量都是随机的。有时候一个，有时候两个，有时候一百个。你没办法控制它每次只发一个。”

“那怎么办？”

“办法是有的。”林远走到平台前面，指着上面那些光学元件，“用非线性光学晶体，把一束强激光转换成一对纠缠光子。然后探测其中一个，另一个就知道‘该出发了’。因为两个光子是同时产生的，探测到一个，就意味着另一个一定存在。这样，我们就得到了一个‘按需分配’的单光子。”

王磊站起来，看着那堆密密麻麻的元件，皱了皱眉：“听起来……挺绕的。”

“是挺绕的。”林远苦笑了一下，“而且效率极低。产生一对纠缠光子的概率，大概是一百万次激光脉冲里才有一次。也就是说，大部分时候，你按了开关，什么都没有。”

“一百万次才一次？”王磊瞪大了眼睛，“那做一个实验要等多久？”

“等很久。”林远叹了口气，“这就是问题所在。”

这台装置是物理所的量子光学实验室搭的。林远之前在物理所跟课题组学了两个月，当时就是在这间实验室里。现在他带着材料所和半导体所的成果回来了，准备攻克单光子源的问题，但一上手就发现，事情远比他想象的复杂。

“林远！”门口传来一个声音。

林远回过头，看到一个三十出头的年轻人走进来，穿着一件洗得发白的蓝色工作服，手里端着一个搪瓷杯。这是物理所的副研究员周明，专门研究非线性光学和纠缠光源的，也是林远在物理所学习时的指导老师。

“周老师。”林远打招呼。

“别叫我周老师，叫我老周就行。”周明走过来，把搪瓷杯放在桌上，看了一眼平台上的装置，“怎么样，找到感觉了吗？”

“找到了。”林远说，“‘感觉’就是——效率太低了。”

周明笑了：“那说明你确实理解了。这个装置的问题就是效率。产生率太低，而且收集效率也低。产生出来的一对光子，能真正被我们收集到并使用的，大概只有千分之一左右。”

“千分之一？”王磊在旁边倒吸了一口冷气，“那一百万次的千分之一……一千次脉冲才能得到一个可用的光子？”

“差不多。”周明点点头，“而且这还是理想情况。实际上，还有各种损耗、噪声、不稳定因素。所以，用这套东西做量子通信实验，大概需要连续运行好几天，才能积累到足够的数据。”

林远站在平台前面，沉默了很久。

他想起了秦念说过的话——“量子通信的原理很简单，但实现起来，每一行都是山。”他现在站在这座山脚下，抬头望去，看不到山顶。

“有没有办法提高效率？”他问。

周明想了想：“有。但每一条路都很难。第一，用更好的非线性光学晶体，提高纠缠光子的产生效率。第二，优化光路设计，提高