第415章 实验验证
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诱骗态方案成功了，但秦念知道，这只是开始。
实验室里的30公里，和实际工程中的几百公里、几千公里，是完全不同的概念。在实验室里，你可以控制一切——温度、湿度、振动、电磁干扰。在实际光纤中，你什么都控制不了。
温度变化会让光纤热胀冷缩，改变光程。振动会让光纤产生微小的弯曲，造成损耗。电磁干扰会耦合进光纤，产生噪声。
更麻烦的是，实际光纤中还有其他的光信号。量子信号比噪声还弱，稍不注意就会被淹没。
“我们需要一条实验光纤。”秦念说，“真实的野外环境，不是实验室。”
林远愣了一下。
“多长？”
“先做15公里。北京到昌平。找一条现成的通信光缆，租两根纤芯。”
“租光缆？那要多少钱？”
“钱的事你不用管。我来协调。”
秦念拿起电话，打给了中国电信的一位领导。
“李总，我是秦念。我需要租一条光纤，北京到昌平，15公里。”
“秦总师，您要光纤做什么？”
“做实验。量子通信。”
电话那头沉默了几秒。
“量子通信？就是那个……不可窃听的通信？”
“对。”
“好。我给您批。不要钱。就当是中国电信对国家的贡献。”
秦念挂了电话，看着林远。
“光纤有了。接下来，看你的。”
林远带着团队，在北京到昌平的光缆上铺了15公里的量子信道。
那是2007年的冬天。北京的冬天很冷，零下十度。林远和几个研究生在昌平的中继站里，没有暖气，只有一台电暖器。他们穿着羽绒服，手冻得握不住螺丝刀。
“林师兄，太冷了。”一个研究生说，嘴唇发紫。
“忍忍。测试完了就回去。”
测试开始了。
量子信号从北京发出，经过15公里的光纤，到达昌平。探测器在昌平接收信号，控制软件实时分析数据。
第一个数据出来了。
误码率：8%。
林远皱了皱眉。理论值应该是3%以下。8%太高了，高到无法生成安全密钥。
“怎么回事？”
他检查了所有设备——激光器正常，调制器正常，探测器正常。他又检查了光纤——用otdR测了损耗，正常。
“不是设备的问题。”他说，“是环境的问题。”
他给秦念打电话。
“秦老师，误码率太高了，8%。找不到原因。”
秦念赶到昌平的时候，已经是晚上。
她走进中继站，感觉到刺骨的冷。电暖器开着，但根本不够用。
“温度太低了。”她说，“探测器的暗计数在低温下会变化。你看过温度对暗计数的影响吗？”
林远摇头。
“测一下。”
他们做了测试。温度每降低一度，暗计数增加5%。中继站里的温度是零下五度，比实验室的标准温度低了二十度。暗计数增加了100%，误码率自然就高了。
“怎么解决？”林远问。
“保温。”秦念说，“给探测器加一个恒温箱。温度控制在25度，正负0.1度。”
林远连夜设计了一个恒温箱。用一个保温盒，里面装上加热器和温度控制器。第二天，恒温箱做好了。
他们把探测器放进去，温度稳定在25度。
重新测试。
误码率：3.2%。
还是比理论值高了一点，但已经接近了。
“还差0.2%。”林远说。
秦念蹲在设备前，看着那些数据。
她启动了【微观结构洞察】。
视野里，光信号在光纤中传输。她看到了衰减、色散、偏振模色散——都是正常的。然后她看到了一个不正常的现象：光信号的偏振态在缓慢地旋转。
“偏振漂移。”她说，“光纤在野外，受到风、温度、地磁场的影响，偏振态会随时间变化。你的系统没有做偏振补偿，所以误码率不稳定。”
“偏振补偿……那需要实时反馈系统。”
“那就做一个。”
林远又花了两个星期，设计了一个偏振补偿系统。用四个电机驱动的波片，实时跟踪光信号的偏振态，自动调整补偿。
第三个星期，重新测试。
这一次，误码率稳定在2.1%。
比理论值还低。
林远看着那个数字，不敢相信。
“秦老师，2.1%。”
“看到了。”
“这意味着——我们可以做更长的距离。”
“对。”秦念说，“15公里只是开始。下一个目标，100公里。”
林远深吸一口气。
“100公里。那需要更好的探测器和更精密的偏振补偿。”
“那就去做。”秦念说，“你有一年。”
林远站在昌平的中继站里，看着窗外灰蒙蒙的天。
北京的冬天，树是秃的，地是白的，远处的山峦像一幅水墨画。他看着那些山，想着100公里外的某座山。
量子信号，从一座山传到另一座山。
不是通过实验室里的光纤，是通过真实的、野外的、风吹日晒的光纤。
那才是真正的量子通信。
他转过身，对那个还在发抖的研究生说。
“走，回去干活。还有100公里要铺。”
研究生苦着脸。
“林师兄，能不能先吃口热的？”
林远愣了一下，然后笑了。
“走。我请你们吃火锅。”
那天晚上，他们在昌平县城找了一家小火锅店。店里很暖和，热气腾腾的。林远吃着涮羊肉，想起了秦念说的话。
“路还长。”
是的，路还长。但方向对了。
诱骗态方案成功了，但秦念知道，这只是开始。
实验室里的30公里，和实际工程中的几百公里、几千公里，是完全不同的概念。在实验室里，你可以控制一切——温度、湿度、振动、电磁干扰。在实际光纤中，你什么都控制不了。
温度变化会让光纤热胀冷缩，改变光程。振动会让光纤产生微小的弯曲，造成损耗。电磁干扰会耦合进光纤，产生噪声。
更麻烦的是，实际光纤中还有其他的光信号。量子信号比噪声还弱，稍不注意就会被淹没。
“我们需要一条实验光纤。”秦念说，“真实的野外环境，不是实验室。”
林远愣了一下。
“多长？”
“先做15公里。北京到昌平。找一条现成的通信光缆，租两根纤芯。”
“租光缆？那要多少钱？”
“钱的事你不用管。我来协调。”
秦念拿起电话，打给了中国电信的一位领导。
“李总，我是秦念。我需要租一条光纤，北京到昌平，15公里。”
“秦总师，您要光纤做什么？”
“做实验。量子通信。”
电话那头沉默了几秒。
“量子通信？就是那个……不可窃听的通信？”
“对。”
“好。我给您批。不要钱。就当是中国电信对国家的贡献。”
秦念挂了电话，看着林远。
“光纤有了。接下来，看你的。”
林远带着团队，在北京到昌平的光缆上铺了15公里的量子信道。
那是2007年的冬天。北京的冬天很冷，零下十度。林远和几个研究生在昌平的中继站里，没有暖气，只有一台电暖器。他们穿着羽绒服，手冻得握不住螺丝刀。
“林师兄，太冷了。”一个研究生说，嘴唇发紫。
“忍忍。测试完了就回去。”
测试开始了。
量子信号从北京发出，经过15公里的光纤，到达昌平。探测器在昌平接收信号，控制软件实时分析数据。
第一个数据出来了。
误码率：8%。
林远皱了皱眉。理论值应该是3%以下。8%太高了，高到无法生成安全密钥。
“怎么回事？”
他检查了所有设备——激光器正常，调制器正常，探测器正常。他又检查了光纤——用otdR测了损耗，正常。
“不是设备的问题。”他说，“是环境的问题。”
他给秦念打电话。
“秦老师，误码率太高了，8%。找不到原因。”
秦念赶到昌平的时候，已经是晚上。
她走进中继站，感觉到刺骨的冷。电暖器开着，但根本不够用。
“温度太低了。”她说，“探测器的暗计数在低温下会变化。你看过温度对暗计数的影响吗？”
林远摇头。
“测一下。”
他们做了测试。温度每降低一度，暗计数增加5%。中继站里的温度是零下五度，比实验室的标准温度低了二十度。暗计数增加了100%，误码率自然就高了。
“怎么解决？”林远问。
“保温。”秦念说，“给探测器加一个恒温箱。温度控制在25度，正负0.1度。”
林远连夜设计了一个恒温箱。用一个保温盒，里面装上加热器和温度控制器。第二天，恒温箱做好了。
他们把探测器放进去，温度稳定在25度。
重新测试。
误码率：3.2%。
还是比理论值高了一点，但已经接近了。
“还差0.2%。”林远说。
秦念蹲在设备前，看着那些数据。
她启动了【微观结构洞察】。
视野里，光信号在光纤中传输。她看到了衰减、色散、偏振模色散——都是正常的。然后她看到了一个不正常的现象：光信号的偏振态在缓慢地旋转。
“偏振漂移。”她说，“光纤在野外，受到风、温度、地磁场的影响，偏振态会随时间变化。你的系统没有做偏振补偿，所以误码率不稳定。”
“偏振补偿……那需要实时反馈系统。”
“那就做一个。”
林远又花了两个星期，设计了一个偏振补偿系统。用四个电机驱动的波片，实时跟踪光信号的偏振态，自动调整补偿。
第三个星期，重新测试。
这一次，误码率稳定在2.1%。
比理论值还低。
林远看着那个数字，不敢相信。
“秦老师，2.1%。”
“看到了。”
“这意味着——我们可以做更长的距离。”
“对。”秦念说，“15公里只是开始。下一个目标，100公里。”
林远深吸一口气。
“100公里。那需要更好的探测器和更精密的偏振补偿。”
“那就去做。”秦念说，“你有一年。”
林远站在昌平的中继站里，看着窗外灰蒙蒙的天。
北京的冬天，树是秃的，地是白的，远处的山峦像一幅水墨画。他看着那些山，想着100公里外的某座山。
量子信号，从一座山传到另一座山。
不是通过实验室里的光纤，是通过真实的、野外的、风吹日晒的光纤。
那才是真正的量子通信。
他转过身，对那个还在发抖的研究生说。
“走，回去干活。还有100公里要铺。”
研究生苦着脸。
“林师兄，能不能先吃口热的？”
林远愣了一下，然后笑了。
“走。我请你们吃火锅。”
那天晚上，他们在昌平县城找了一家小火锅店。店里很暖和，热气腾腾的。林远吃着涮羊肉，想起了秦念说的话。
“路还长。”
是的，路还长。但方向对了。