上周，一篇关于量子随机数的小文章刊登在预印网站arxiv上，感兴趣的朋友可以点击链接——https://arxiv.org/pdf/1703.00559.pdf。这篇文章的刊出，让自己在这个课题上的五年马拉松长跑，划上了句号。在这里和朋友们分享这一程。

1、一个随机的开始

五年前，我主要的研究方向是应用自发非线性光学过程制作量子关联/纠缠光源。大致来说，就是使用一束脉冲激光去照射光学波导，比如我们现在用来光通信的某种光纤，在非线性光学的帮助下（不用去理解什么是非线性光学，因为这是自然的一部分），会从光纤中输出一对光子，这对光子具有经典物理无法刻画的非定域关联特性，人们把它们称作关联/纠缠光子对，或者为了更形象一点，称作孪生光子对。或许很多朋友看到这里已经表示看不懂了，或许我只想表达，五年前我在做一些让人看不懂的东西：）。

不管怎样，我花了大约七年的时间做上面的工作，大部分时间是很工程的，比如设计测量量子关联特性的符合电路，比如挑选性能最好的光纤，比如做脉宽只有百亿分之一秒的脉冲激光器，比如......。就这样，在老师的指导下，我们做出了国内第一台光纤基量子光源的实验样机。按照Trump的思路，我应该在这里说一句：“I know we are great, and we will make us greater!”。

紧接着，导师们帮着联系国内的研究组，希望他们能够试用我们的‘最好’的‘产品’。我们的运气并不差，因为很快上海的研究同行给我们发出了邀请。在一番准备之后，我们带着‘产品’出发了。对方实验室是国际知名的大组，依稀记得那时候的心情也是激动的。因为，或许这是第一次有机会和一屋子懂得我们在做什么的人交流。怎么描述呢，这种感觉有点像，小时候我们考完物理，和同学对答案的感觉，激动、紧张和自豪的情愫都在里面了。

这是一次很好的机会，伯牙遇子期，项庄遇樊哙，诸葛亮遇群儒，大概这样吧。除了紧张的‘推销’我们的产品（多担心别人指出我们的产品有不足，这种感觉做父母的人可能更能理解，自己的娃最棒），我们也聊聊他们在做什么。其实，那时候我大致知道他们在做一个叫‘测量器件无关的量子密钥分发’，有机会请教他们一些实验细节。其中一个细节引起了我的注意，就是他们在实验里面把两个脉冲激光器输出的脉冲衰减到单光子水平后进行干涉，然后balabalabala。

我在工作中和激光打了多年交道，做个脉冲激光器可以说小菜一碟。当时，我就很幼稚的想把两个脉冲激光器衰减到单光子水平然后干涉可以做有意思的应用，如果在大功率情况下干涉会发生什么呢？由于做实验比做计算更方便，我回到学校后就搭了这个实验，两个脉冲激光器在一个耦合器上混合，当他们波长一致并同时撞击到耦合器时就会发生干涉，然后用一个探测器测量干涉后的输出，然后用示波器观测现象，实验就这么实现了。不过，纸上写写总是容易的，具体的实验总有各自的‘不幸’，比如这个实验里面，怎么做到两个十亿分之一的光脉冲同时撞击到耦合器呢？这个很困难。当然，这个困难难不倒一个坚持做了多年实验的人，两个脉冲激光器不行，我退一步，一个脉冲激光器加一个直流激光器就不会存在时间对准问题了吧。于是，把实验装置稍作修改，第一组实验数据就算得到了。

得到第一组实验数据后，用现在的话来说，我就方了。因为，我得到的实验结果是这样的，在示波器上，一连串电压信号，他们的幅值随机改变。我大致知道，我搭的这个干涉仪稳定性是很差的，没有之一，但是我也知道，我也知道实验中相邻两个干涉事件之间的时间间隔是一亿分之一秒，再不稳定的干涉仪，其短期稳定性应该在千分之一秒以上。实验现象中观察到的不稳定，比人们的常识差着六个数量级。最开始的时候，一个做实验的人，身边没有一个做理论的伙伴，看到这样的实验结果，就会开始思考人生。当然，也会有夜郎自大的时候，开始着手去构思一篇大文章，Nature级别的：）。

2、走向随机

给指导老师分享了实验结果后，我们感觉看到的是一个真实的物理现象，因为做了多年的实验，已经把能在实验中犯的错误都吃过一遍了。这次实验数据的味道不是错误的味道。那么，CCTV记者的问题就来了：“周博士，你觉得是什么原因，让你们看到这么奇怪的现象呢？”，其实请相信我，我是最想知道这个问题答案的人。可是，你来问我，我问谁去呢？其实，我知道我应该去问谁，问自然！可是自然不语，下自成溪（多少孩子留下艰辛的泪啊）！

冷静下来，大概是洗了一个澡，开始细细思考实验中的装置，把目标锁定在脉冲激光器上。多年的实验直觉告诉我，要是出了什么幺蛾子，第一个拿脉冲激光器问话。不要问我为什么，我只会告诉你，做几年实验，你也会这样想。对脉冲激光器，这个脉冲激光器算是自己的一个得意之作，指导的本科毕设学生还依靠这个拿了优秀论文呢。值得书一笔，可惜在这么一个实验上，春风得意马蹄失啊！不过，一番思考之后，答案出来了。是这样，我们通过电流脉冲来驱动激光器来得到光脉冲，怪就怪在这个电流脉冲上。我们加载到激光器上的电路脉冲没有直流分量，因此这切断了任意两个光脉冲之间的关系，使得从激光器中输出的光脉冲的相位各不相同，就这样通过和一束直流激光发生干涉后，即可把随机相位转换为随机强度信号。

3、带着随机行走

我和指导老师都对以上的解释感到开心，总结了结果投了一个会议文章，希望占个坑，跟后人说一声，我们在这个方向上做过一些思考，情况大概是这样的。不过，不幸的是，会议并没有接收我们的工作。与此同时，我在组里的时间也到了。就这样带着这个遗憾，离开了组里，来到成电，当时自己一个小兵，做实验的人没有了实验室，对这就是一只丧家犬（有看家的本事，但无家可看）。同时，那时候年轻人都需要海外经历，茫然若失的同时，在大海捞针似的寻找海外深造机会，时间已经到了三年前，最开始做这个实验的时候是五年前。收拾心情把实验结果又看了一遍，把会议投稿也看了一遍，好吧既然前人没有做过，又想让后人知道我做过，我写个专利吧。就这样三年前写了专利，上个月专利代理告诉我，申请授权了，这还是让人激动的，因为我知道看专利的那位审查员说不定是‘爱因斯坦’呢。

4、想法在冰雪的世界里再次实现

写完专利，就到了我到国外实验室继续深造的时候了，操着一口四川口音的普通话，我和来自德国的教授讨论起了学术。当然，按照西方人的习惯，在讨论正事之前总是要开开玩笑，比如聊聊对方的妈妈，聊聊这边该死的冬天，聊聊中国人和印度人有很多朋友，聊聊中国基本没人说英语。然后，我知道我来到的这个组其实在做上海研究组的那个‘测量器件无关量子保密通信’的项目，这个也是我到这边要做的项目，最近我们也完成了这个项目的论文，见链接——https://arxiv.org/pdf/1702.05155.pdf 。当然，我们讨论的主要话题，还是怎么用我的看家本事给组里搭好新版本的‘测量器件无关量子保密通信’实验平台。不过，我见机把之前自己做随机数的想法跟他提了一下。我知道教授是一位做过二十年实验的高手，他听完我的想法后，同意我带着人做这个实验，并提供经费支持。就这样，这个已经两岁多的想法又一次提上的议事日程，我们实验做的很快，因为能用的工具比两年前要好一些了，不需利其器，也能善此事了。很快，我们就做出了结果，学生也很快去会议上做了报告。去年初，我们把论文写好了，等着教授修改后投稿。不过，在写论文过程中，我们还做了一些更有意思的工作，见——http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1037866&do=blog&id=1003891 。所以，这个小工作的论文迟迟没有改完文章。在等待过程中，欧洲一个同行发表了类似的工作。还好，我们之前有一个专利。

现在，几番周折，文章终于公布了，我的关于‘随机的行走与坚持’这个故事也讲完了。再回头，已经五年过去了！