七月七日,夏令营的第三天。物理实验中心的走廊里弥漫着淡淡的金属和机油气味。阳光透过高大的玻璃窗,在磨石地面上投下明亮的光斑。新生们按分好的小组列队,带队的研究生学长学姐们拿着名单,挨个核对着。
“许源,徐嘉庆,”一个戴着黑框眼镜、穿着白大褂的学姐拿着平板电脑,目光在两人之间扫过,“你们是物理三班的吧?听说竞赛成绩不错。”
学姐笑了笑,在平板电脑上划了一下:“按兴趣方向分组。你们想选哪个方向?”
徐嘉庆的目光在墙上的海报上流连,最终落在“凝聚态物理”几个字上:“学姐,我想选凝聚态。”
“量子信息。”许源同时说道,指向旁边那张关于量子计算的海报。
学姐推了推眼镜,露出一个饶有兴趣的表情:“一个凝聚态,一个量子信息……不过,”她话锋一转,“你们俩是搭档吧?竞赛时就是。这次夏令营的小课题,允许跨方向组队,只要课题有交叉点就行。怎么样,要一起吗?”
两人对视一眼,同时点头。
“行,”学姐在平板上操作了几下,“那就定你们俩一组。课题方向……量子信息与凝聚态交叉领域,具体题目自己定,明天交初步方案。实验室是B307,设备清单在系统里,需要提前申请。”
傍晚,B307实验室。这是一间不算大但设备齐全的实验室。靠墙的实验台上整齐摆放着示波器、信号发生器、锁相放大器,中间的光学平台上固定着各种镜架和光学元件。窗外,夕阳给校园的建筑群镀上了一层金色。
两人并排坐在电脑前,屏幕上开着文献数据库和绘图软件。
“基于拓扑绝缘体的量子比特设计?”许源在绘图板上勾勒出一个简单的器件结构,“这个方向前沿,但夏令营的设备可能不支持MBE(分子束外延)生长那么精密的样品制备。”
徐嘉庆点点头,手指在键盘上敲击,调出一篇文献:“你看这篇,用光学方法在金刚石NV色心中制备量子比特。设备要求相对低,而且,”他顿了顿,“和我们高中做的光学实验有衔接。”
“金刚石NV色心……”许源沉思着,拿过鼠标快速滚动文献页面,“用作量子传感的话,灵敏度是关键。我们可以在测量精度上做文章。”
“对,”徐嘉庆接话,“而且夏令营提供的低温恒温器和共聚焦显微镜应该够用。”他已经在草稿纸上列出了初步的实验步骤和所需材料。
窗外的天色渐渐暗下来,实验室的日光灯自动亮起,发出轻微的嗡鸣。其他小组的同学陆续离开,走廊里的脚步声和谈笑声渐渐远去。只有B307实验室的灯还亮着,键盘敲击声和偶尔的低声讨论是唯一的背景音。
晚上九点,许源放下笔,揉了揉发酸的后颈:“饿了。”
徐嘉庆从书包侧袋里拿出一个纸袋,推到许源面前。里面是两个还温热的肉夹馍,散发着诱人的香气。
“你什么时候买的?”许源惊讶。
“下午去食堂,顺便。”徐嘉庆拆开自己的那份,语气平淡。
许源咬了一大口,满足地眯起眼。馍香肉烂,青椒的微辣恰到好处。
“慢点吃。”徐嘉庆递过一瓶水。
“你也吃。”许源含糊地说。
简单的晚餐后,工作继续。当晚十一点,一份完整的实验方案雏形诞生了:《基于金刚石NV色心的高灵敏度量子磁强计研究》。方案涵盖了研究背景、理论依据、实验设计、预期结果,甚至包括了可能遇到的困难和备选方案。
“差不多了。”徐嘉庆保存文档,活动了一下有些僵硬的手指。
“嗯,”许源也合上笔记本,“明天再细化一下就可以交了。”
七月九日,实验第一天。 B307实验室。上午八点,许源和徐嘉庆准时出现。两人换上白大褂,戴上护目镜和防静电手环,有条不紊地开始准备工作。
徐嘉庆负责搭建光学系统。他小心地将金刚石样品(已预先植入NV色心)固定在三维精密位移台上,然后调整物镜,让激光束精确聚焦在样品表面。他的动作稳定而精准,每一个调节旋钮的转动都恰到好处。
“532纳米激光,功率5毫瓦。”许源在一旁记录参数,同时监控着功率计读数,“太强会损伤色心,太弱信噪比不够。”
“明白。”徐嘉庆的声音透过护目镜传来,有些闷。
光学平台搭建完毕,开始连接电子学系统。示波器、锁相放大器、微波源、函数发生器……复杂的线缆在他们手中变得井井有条。许源负责编写数据采集程序,徐嘉庆则调试微波脉冲序列。两人偶尔低声交流,用的是只有彼此能懂的简略术语。
“微波频率调好了?”
“2.87GHz,匹配NV色心基态能级分裂。”
“脉冲序列加载完毕。开始初始化。”
“激光开启,功率稳定。开始读out。”
中午十二点,其他实验室的同学陆续去吃饭,走廊里响起喧闹声。B307实验室的门依然紧闭。示波器屏幕上,期待中的光学探测磁共振(ODMR)谱线并未出现,只有一片嘈杂的噪声。
“信噪比太低了。”许源皱眉,盯着屏幕,“可能是样品问题,也可能是光学共聚焦没对准。”
“我重新调整光路,你检查一下微波辐射和探测光是否同步。”徐嘉庆冷静地说。
重新调整,重新校准,重新测量。时间在一次次尝试中流逝。下午两点,两人终于决定暂时停下,去解决早已被遗忘的午餐。食堂只剩下些残羹冷炙,他们在自动售货机买了面包和牛奶,坐在实验楼外的台阶上。
夕阳西斜,将他们的影子拉得很长。许源啃着干硬的面包,目光却没有焦点,显然还在思考实验问题。
“想什么呢?”徐嘉庆问,递过拧开瓶盖的水。
“我在想,”许源接过水喝了一口,“我们是不是太执着于标准流程了?也许可以试试别的初始化或读取方法?”
徐嘉庆思考片刻:“你是说,用射频脉冲辅助光学初始化,或者尝试连续波探测代替脉冲探测?”
“对!”许源眼睛一亮,“虽然可能牺牲一点对比度,但也许能先看到信号,再优化。”
两人匆匆吃完剩下的食物,快步返回实验室。
七月十一日,实验第三天。瓶颈依然存在。尝试了多种方案,信号依然微弱不稳定。同组的其他同学,有的已经完成了基础验证实验,开始撰写报告初稿。压力无形中增大。
许源盯着电脑屏幕上杂乱的数据,手指无意识地敲击着桌面,这是他陷入深度思考时的习惯动作。徐嘉庆没有说话,只是拿起厚厚一沓实验记录本,一页一页往回翻看。从第一天激光功率的微小调整,到第二天微波频率的细微偏移,再到各种尝试性脉冲序列的参数……他的目光锐利,不放过任何细节。
翻到第三天上午的一组数据时,他的手停住了。那是他们尝试用不同线偏振光照射样品时随手记录的数据,当时因为噪声太大,被标记为“无效”搁置了。