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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，提高收集效率。第三，用更高效的探测器——你们做出来的那个APD，已经比之前好很多了，但用在单光子源上，还有提升空间。”

“晶体的事，国内有人做吗？”

“有。山东大学那边有个晶体材料实验室，做非线性光学晶体做了十几年了。他们的KTP晶体和BBO晶体，在国际上都有名气。但问题是，他们做的晶体主要是给强激光用的，像我们这种弱光、高效率的要求，他们可能没怎么考虑过。”

“可以去找他们合作吗？”

周明看了林远一眼，目光里有一种“你这个人怎么总想着到处找人合作”的意味，但嘴角却带着笑意。

“可以是可以。但山东大学在济南，你要跑过去？”

“跑。”林远毫不犹豫地说。

周明摇了摇头，笑了：“行，我帮你联系。正好过两周有个晶体材料的学术会议在济南开，山东大学的人会去。你跟我一起去，当面跟他们聊聊。”

“谢谢周老师。”

“别谢我。”周明端起搪瓷杯喝了一口水，“我倒是挺佩服你们的。材料所、半导体所、物理所，一个项目把三个所的人都串起来了。这在以前，想都不敢想。”

林远愣了一下。他之前没从这个角度想过——量子通信预研组成立的时候，秦念说要“打破所与所之间的围墙”。现在看来，这道围墙确实在一点一点地被推倒。

两周后，林远跟着周明坐上了去济南的火车。

绿皮车，硬座，要坐八个多小时。车厢里挤满了人，空气里弥漫着泡面和汗水的味道。周明倒是很习惯，上车就掏出一本书看起来，时不时在页边写几个字。林远坐在靠窗的位置，看着窗外华北平原的风景——一片一片的农田，一个一个的小村庄，远处的山影若隐若现。

他想起自己三年前从南方老家考到北京的时候，坐的就是这种绿皮车。那时候他对未来充满了憧憬，觉得自己要学最前沿的物理，要做最了不起的研究。三年过去了，他确实在学最前沿的东西，但“了不起”这三个字，离他还很远。

“想什么呢？”周明放下书，问他。

“想……这条路还要走多久。”

周明笑了笑：“搞科研的，最怕问这个问题。因为你永远不知道答案。但你可以换一个角度想——每走一步，就离终点近一步。哪怕这一步很小，也是在前进。”

林远点了点头，没有接话。

火车在下午四点到达济南。他们住在会议安排的招待所里，条件很简陋，但干净。晚上，周明带着林远去见了山东大学晶体材料实验室的陈光华教授。

陈光华五十多岁，头发花白，说话带着浓重的山东口音。他在晶体生长领域干了快三十年，是国内非线性光学晶体的权威之一。他听了林远的介绍之后，沉默了一会儿，然后说：

“你们要的晶体，我知道。BBO晶体，我们能做。但你们要求的那个参数——高转换效率、低噪声、大尺寸——我们没做过。”

“能做吗？”林远问。

陈光华没有直接回答。他从抽屉里拿出一张照片，递给林远。照片上是一个透明的晶体，大概有指甲盖那么大，被固定在金属支架上。

“这是我们的BBO晶体。用于激光倍频、和频、差频，都没问题。但你们要的‘纠缠光子对产生’，对晶体的均匀性、吸收损耗、光学质量要求非常高。我们现在的工艺水平，大概只能做到你们要求的百分之六七十。”

“剩下的百分之三四十呢？”

“需要改进工艺。”陈光华说，“改进生长方法，优化退火条件，提高晶体的光学均匀性。这些都需要时间，需要经费，而且不保证成功。”

林远看着那张照片，沉默了很久。