图1 “量子纠缠”可以预测相隔甚远的一对量子的状态，即便二者远在天涯，其行为也相互关联
“纠缠”这一概念最早是薛定谔提出的。薛定谔虽是量子力学的创始人之一，可是量子力学的哥本哈根诠释却并不令他满意。1935年，薛定谔提出了一个思想实验来反对这一诠释，从此，薛定谔猫便一路走红。懂或不懂量子力学的人都会聊上两句。
图2 薛定谔关于量子纠缠的思想实验
无独有偶，信奉“因果律”和“定域性”的爱因斯坦也是一直对量子力学诸多不满，与他的挚友玻尔关于量子力学的完备性问题争论多年。同是在1935年，爱因斯坦与B. Podolsky、N. Rosen合作对量子力学的定域性问题提出了质疑（EPR佯谬）。“Spooky action at a distance”（鬼魅般的超距作用），也成为爱因斯坦对量子力学非定域性表示不满的标志性语句。
时至今日，量子纠缠和非定域性依然是量子力学中最令人迷惑和令人兴奋的内容。量子信息的传输、量子计算的实现，有赖于我们对于纠缠和非定域性的理解。本期PR封面故事，带你了解耦合腔中的量子纠缠和非定域性。
作为一种奇特的量子现象，纠缠是如此的重要，使得我们必须仔细研究其特性。但是，目前无任何仪器能够直接测量系统的量子纠缠。基于众所周知的贝尔不等式，理论和实验均已揭示与经典关联相悖的量子纠缠现象的存在。研究系统的纠缠有助于我们理解这一复杂现象的非定域性。这些特性使得量子纠缠成为量子信息科学的基础。
为研究量子纠缠的特征，南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理学院王慧田教授所领导的光场调控团队开展了每个腔仅嵌入一个 Λ 型三能级原子的两腔耦合系统的量子纠缠与非定域性问题的研究。相关研究结果发表于Photonics Research 2017年第5卷第3期上。
图3 两耦合腔系统中的量子纠缠和非定域性，其中每个腔中仅嵌入一个Λ型三能级原子，而且两体相互耦合。
耦合腔系统，因允许对量子系统状态的操控，而成为研究量子纠缠的一类最佳候选对象。在该项研究中，耦合腔系统的每个腔仅嵌入一个 Λ 型三能级原子。虽然交叉态、纯原子态和全光子态依据参数的不同而扮演不同的角色，但是基于冯诺依曼熵方法它们均与系统熵相关。
两体纠缠熵和非定域性的研究结果无疑证实了基态纠缠的存在。然而，随着失谐的变化，不同腔中的光子纠缠可能变得很小，以至于经典效应在实验中扮演一个重要甚至主要的角色。
王慧田教授相信，该工作不仅对理解和探索多腔耦合系统中的多体纠缠和非定域性具有重要的参考意义，而且有助于增强量子操控的能力。
下一步的工作目标是将该方法推广到嵌入Λ 型三能级原子的多腔耦合系统，以及嵌入其它类型三能级原子的两腔和多腔耦合系统中去。
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