Дослідження показало, що людське око здатне виявити один фотон

Людське око – це неймовірна машина. За останні 150 років технологія фотоапаратів розвинулася настільки, що жодна камера споживчого класу не може навіть близько підійти до візуальних можливостей наших очних апаратів.

Але наскільки здатні наші очні яблука? Згідно з новим дослідженням, опублікованим журналом Nature Communications, людське око достатньо потужне, щоб виявити один фотон, спрямований на сітківку. Фотон, нагадаємо, – це найменша частинка, з якої складається світло і все інше електромагнітне випромінювання.

Як пояснює газета “Лос-Анджелес Таймс”, “навіть найскладніші штучні пристрої потребують прохолодного середовища з контрольованою температурою, щоб досягти такого ж результату”.

Досі дослідження припускали, що людина здатна сприймати лише п’ять-сім фотонів. Вчені вважали, що людське око здатне бачити ще менше фотонів, але пристрої, які використовувалися для випускання променів, були недостатньо точними, тому дослідники не були впевнені в точній кількості фотонів, які були випущені з джерела світла.

Це останнє дослідження вирішило цю проблему за допомогою спонтанного параметричного перетворення вниз (SPDC), процесу квантової оптики, в якому спеціалізований кристал використовується для розщеплення фотонних пучків на пари фотонів. Ці два фотони розділяються між оком обстежуваного і детектором. Якщо детектор розпізнає фотон, вчені знають, що він також був посланий суб’єкту.

Розмір вибірки, яка використовувалася для випробувань, був дуже невеликим. Було протестовано лише трьох чоловіків, усім по двадцять років і всі з майже ідеальним зором. Після 40 хвилин сидіння в абсолютно чорній кімнаті, випробуваного просили затиснутись у прикусній планці і помістити голову в підголовник, щоб забезпечити ідеальне потрапляння фотонів в сітківку ока.

Після того, як суб’єкт відпочив, заспокоївся і був готовий, його просили натиснути кнопку, яка викликала два різних звукових сигнали з інтервалом в одну секунду один від одного. Після завершення, учасників запитували, який із звуків супроводжувався фотоном, на додаток до оцінки того, наскільки вони були впевнені в цьому рішенні.

Було проведено понад 30 000 випробувань на піддослідних. Але лише 2420 з них були однофотонними. Причиною цього було створення контролю, щоб гарантувати, що дані не були упередженими.

Згідно з документом, піддослідні змогли визначити, коли був випущений один фотон, у 51,6% випадків, що є достатньо статистично значущим, щоб гарантувати, що це не було випадковим вгадуванням.

Вчені вже працюють над розробкою камер, здатних реєструвати поодинокі фотони. Але поки що, і, ймовірно, ще довгі роки, ці камери не побачать світ на побутовому рівні.

До тих пір нам доведеться насолоджуватися можливостями зйомки в умовах низької освітленості через наші власні об’єктиви і з’ясовувати, як максимально ефективно використовувати ті камери, які у нас є.

Рекомендації редакції

• Найбільш інноваційні технічні продукти 2022 року
• Як 80 доларів програмного забезпечення для обробки фотографій магічним чином заощадили мені тисячі
• Конкурс дронів DJI 2022 року пропонує рекордний призовий фонд
• Зміна дизайну Mavic 3 знижує ціну на дрон
• DJI збирається випустити новий дрон?

Source: digitaltrends.com