科学家期待证明人眼能否看到单一光子
时间:2017-12-07

  科学家期待证明人眼可以看到一个单一的光子 - News - Science Network

  测试人类视觉限度的测试提供了迄今为止最强有力的证据,即我们的眼睛能感觉到仅仅三个光子的微弱闪烁。

  伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的物理学家丽贝卡·赫尔姆斯(Rebecca Holmes)指出,通过将光子发送到坐在黑暗房间中的对象的眼睛,该研究最终将证明人眼可以感知单个光子。

  福尔摩斯在6月10日在俄亥俄州哥伦布举行的美国物理学会会议上报告了他的研究小组的成果。她还想测试人眼是否能够记录量子效应,比如两个地方的光子时间。

  20世纪40年代的研究人员试图确定人类感知所需的最小光子数量。

  已知视网膜中的棒对光线非常敏感。从青蛙采集的单个杆状发光团的实验已经表明,这样的细胞能够响应单个光子。然而,由于视网膜在信息处理过程中减少了误报所产生的噪音,单个细胞的反应可能不能转化为对大脑的信号,并且不会产生闪光的意识。研究人员指出,超过90%甚至97%的光子进入眼睛从未到达杆感光器。它们被吸收或反射到眼睛的其他部位,如角膜,因此不能被检测到。

  福尔摩斯说,以前的实验将两个和七个光子之间的人类视觉范围联系起来。但是这些结论是暂时的,因为研究人员不知道每个闪光包含多少光子,他们只能估计一个范围。

  然而,福尔摩斯使用量子光学实验室中使用的技术来精确计算激光束包含的光子数量。这种方法以前从未被用来测试人的视觉限制。

  福尔摩斯和他的同事在黑暗的房间里把这个话题拿了过来,盯着十字准线的眼睛,然后让含有不同数量的光子的闪光灯进入主体的眼睛。研究人员要求受试者看看这些闪光是从左边还是右边看,还是根本看不到。

  我已经做了很多次了,福尔摩斯说,如果你坐在黑暗中,那么大约一个小时你就说,我不知道我看到了什么。

  为了测试人眼是否能够检测到三个光子,研究人员向人眼发送了一个30光子的闪光,预计高达10%的光子将通过视网膜。福尔摩斯说,结果显示,受试者对闪光位置的正确判断经常比巧合的猜测要高,从而成为一个统计上令人信服的案例,他们至少可以看到三光子的闪光。

  瑞士日内瓦大学量子光学研究员Nicolas Gisin认为,这项研究是迄今为止人眼可以检测到三个光子的最好证据。福尔摩斯强调,她的团队还没有收集足够的证据,人眼可以识别一个单一的光子。

  光子是传递电磁相互作用的基本粒子,是典范玻色子。光子是电磁辐射的载体,量子场论中的光子被认为是电磁相互作用的媒介。与大多数基本粒子(如电子和夸克)相比,光子没有静止质量。 (赵西喜)

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  自然报告(英文)