科学家证明人眼睛最小分辨能力为3个光子

检测人眼睛分辨率的一项实验获得最可靠证据，人眼睛最小能分辨出3个光子的光线强度改变。

http://www.nature.com/news/quantum-technology-probes-ultimate-limits-of-vision-1.17731

实验时让受试者坐在一个暗室内，然后检测人眼是否能分辨出一个光子的差别，该研究是伊利诺伊大学物理学家Rebecca Holmes在2015年6月10日于俄亥俄州哥伦布召开的美国物理学会上的报告内容。Holmes这个实验是希望用人眼睛研究量子效应，例如光子可在同一时间出现在两个位置。

1940年代以来，科学家一直试图检测人眼的最大分辨率，就是最小能分辨出几个光子的差别。视网膜视杆细胞能在黑暗背景下看到灰色的形状，对光线具有强大的敏感性。用蛙的视网膜视杆细胞实验发现，一个光子就可以激活视杆细胞。但是因为视网膜为了获得准确的视觉信号，避免错误，需要降低信息噪音，因此一个光子引起的细胞兴奋并不能形成视觉神经冲动。对于人类来说，超过90%的光线，也可能是97%的光线并不能有效到达视网膜视杆细胞，大部分光线会被眼睛的其他部分如晶状体反射或吸收掉，所以大部分光线并不能被视网膜感受到。

Holmes的研究结果是人视网膜能分辨2－7个光子，她说这个结论是暂时的，任何科学家都不可能知道这个值是具体几个光子，科学家只能估计这个数值（物理学习惯）。

利用光量子实验室的优势，Holmes能对每束光线的光子数进行准确计数。过去从没有人用这个技术进行人类视觉分辨率的研究。

 

Holmes等让受试者坐在暗室内，注视一个十字准星，然后询问受试者，回答光线左右运动的方向，尽管他们自己认为什么都没有看到。Holmes自己也参与了多次实验，她声称确实什么都没有看到。

为检测是否人的视网膜能探测到3个光子，她们用30个光子照射人眼睛，希望其中10%，也就是3个光子能进入视网膜的视杆细胞。以志愿者回答的结果超过猜测随机为标准进行判断。瑞士日内瓦大学光量子科学家Nicolas Gisin,认为，这个实验是目前最好的关于人类眼睛的最大灵敏性的证据。就是能探测到3个光子。

 Holmes说现在还没有收集足够数据，无法得出结论是否视网膜能探测一个光子。研究量子效应，典型的方法是用显微尺度，这一小组也希望一次发射一个光子进入人眼睛，而不是30个光子，但是这会明显降低探测几率。为提高效率，Holmes或许采用受试者脑电图作为判断方法，她们现在正在训练使用脑电图（或许是视觉诱发电位）。

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