科学家有望证明人眼是否能感知单个光子区域

美国伊利诺伊大学香槟分校物理学家Rebecca Holmes指出，这项研究通过向坐在一间暗室中的受试者眼中发射光子，将能够最终证明人眼是否能感知单个光子。

她同时希望测试人眼是否能够记录量子效应，例如一个光子同时出现在两个地方。

研究人员从上世纪40年代便试图确定人类感知所需的最小光子数量。

视膜中的视杆细胞已知对光线极其敏感。对采自青蛙的单个视杆细胞进行的实验已经证明，这种细胞能够对单个光子作出响应。但由于视膜在处理信息过程中会减少假警报产生的噪音，因此单个细胞的响应未必能够转化为信号传送给大脑，也就谈不上对闪光产生知觉了。并且研究人员指出，进入眼中的超过90% 甚至多达97% 的光子甚至从未到达一个视杆细胞。它们被吸收或反射到眼睛的其他部分，例如角膜，因此不会被探测到。

Holmes表示，之前的相关实验将人类视觉极限定格于两个到七个光子之间。但这些结论都是试探性的，因为研究人员并不知道每次闪光包含有多少个光子：他们只能估计一个范围。

然而Holmes采用了量子光学实验室使用的一项技术，能够精确计数一束到底包含有多少个光子。这一方法之前从未用于测试人类的视觉极限。

Holmes及其同事让受试者坐在一间暗室中并凝视一个十字线靶心，之后让包含不同光子数的闪光进入受试者的眼中。研究人员向受试者询问看到这些闪光是来自左侧还是右侧，抑或他们根本什么也没有看到。

我自己已经做过很多次了。 Holmes说， 如果你坐在一片黑暗中，那么出来1个小时以后你会说， 我不能肯定自己到底看到了什么。

为了测试人眼是否能够觉察到 个光子，研究人员将含有 0个光子的闪光送入人眼，并期待至多有10%的光子能够穿过视膜。Holmes说，结果显示，受试者对闪光位置的正确判断经常高于碰巧的猜测，因此成为一个在统计学上具有说服力的案例，表明他们至少能够看到具有三个光子的闪光。

瑞士日内瓦大学量子光学研究人员Nicolas Gisin认为，这一研究成果是迄今为止最棒的证据，表明人眼能够探测到三个光子。Holmes强调，她的团队还没有采集到足够的证据，证明人眼能够识别单个光子。

光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子（如电子和夸克）相比，光子没有静止质量。