L'épineuse question de savoir si les humains peuvent observer des photons uniques

Les humains peuvent-ils voir des photons uniques ? Cela semble être une question relativement simple à répondre, mais le problème s'avère plus épineux et compliqué que quiconque ne le soupçonnait. Mais c'est aussi celui qui influence profondément nos attentes raisonnables pour les futurs capteurs.

L'œil humain est extrêmement sensible à la lumière. Les physiciens savent depuis un certain temps que les bâtonnets sensibles à la lumière à l'arrière de l'œil peuvent être stimulés par des photons uniques. Mais ils ne savent pas si cette influence peut se propager à travers le système visuel et cognitif et conduire à la perception.

La technologie pour tester cette idée n'est disponible que depuis peu. Ces dernières années, les physiciens ont développé des canons à photons capables de produire des paires de photons à la demande, avec une grande fiabilité.

Maintenant vous le voyez, maintenant vous ne le voyez pas.

Les paires sont importantes car elles permettent de surveiller le moment où le canon à photons a été déclenché. Un photon est envoyé à l'expérience tandis que l'autre est conservé par l'expérimentateur, qui sait alors que le pistolet a tiré.

L'expérience elle-même est simple par essence. Il s'agit de tirer un photon dans un œil humain, puis de décider si le sujet l'a observé ou non.

En pratique, l'expérience est délicate, notamment en raison du grand nombre d'essais nécessaires pour obtenir un résultat statistiquement significatif et du manque de fiabilité des observateurs humains.

Le mois dernier, Alipasha Vaziri de l'Université de Vienne en Autriche et quelques amis ont publié les résultats de leur propre version de cette expérience. Ils ont envoyé des photons uniques dans les yeux de sujets humains et leur ont demandé d'enregistrer quand ils ont vu un photon. Ils leur ont également demandé d'inscrire la confiance de leur observation sur une échelle de 1 à 3.

L'expérience a impliqué plus de 30 000 essais dont 2 420 ont utilisé des photons réels. Les sujets ont correctement observé les photons 51,6 % du temps.

Cela conduit Vaziri et co à une conclusion claire. Les humains peuvent détecter un incident à photon unique sur la cornée avec une probabilité nettement supérieure au hasard, disent-ils dans Nature Communications.

Mais ce résultat est maintenant remis en question. Aujourd'hui, Paul Kwiat et ses amis de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign affirment que les données ne soutiennent pas une conclusion aussi solide. Ils disent que l'expérience de Vaziri et co n'a pas la puissance statistique pour étayer leur conclusion. Nous ne pouvons pas conclure que les humains peuvent voir des photons uniques sur la base des données de cette étude, disent Kwiat et co.

Le groupe de Kwiat est bien placé pour juger ce travail, ayant mené ses propres expériences sur les limites de la vision humaine.

Donc, pour le moment, le jury est sorti - nous ne pouvons pas encore dire clairement si les humains peuvent observer des photons uniques.

mais pourquoi est-ce important? La réponse est que ce genre de travail explore les limites physiques de la biologie. L'énergie d'un seul photon est incroyablement petite, de l'ordre de 10 à 19 Joules. Et pourtant, le cerveau humain est une machine chaude et humide qui est régulièrement inondée de bruit.

La capacité de détecter une si petite quantité d'énergie révélerait à quel point les sens biologiques peuvent être puissants, même dans des environnements chauds et humides.

C'est une capacité que les physiciens et les ingénieurs aimeraient bien copier. Donc, ce travail, et le travail qui suivra probablement, fixera la barre pour les bioingénieurs. Quelle que soit la limite, attendez-vous à des avancées technologiques significatives.

Réf : arxiv.org/abs/1707.09341 : Correspondance : Toujours aucune preuve de la détection d'un seul photon par les humains Nature Communications 7, Numéro d'article : 12172 (2016) : Détection directe d'un seul photon par l'homme

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