Tecnologia Quântica investiga os derradeiros limites da visão

Os pesquisadores esperam mostrar se olho humano pode detectar um único fóton - e sua superposição.

Um experimento para testar os limites da visão humana tem proporcionado a evidência mais forte até agora de que os nossos olhos podem sentir flashes de luz fraca como três fótons.

O estudo, que envolve disparar fótons nos olhos de pessoas sentadas em uma sala escura, poderia finalmente mostrar se as pessoas podem sentir fótons individuais, de acordo com Rebecca Holmes, uma física da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Ela apresentou os resultados de sua equipe em uma reunião da Sociedade Americana de Física em 10 de junho, em Columbus, Ohio. Holmes também espera testar se o olho humano pode registrar os efeitos quânticos, como um fóton estar em dois lugares ao mesmo tempo.

Pesquisadores vêm tentando desde 1940 estabelecer o menor número de fótons necessários para a percepção humana. Bastonetes da retina - aqueles que se especializam em ver tons de cinza em condições de pouca luz - são conhecidos por serem extremamente sensíveis à luz. Experiências em células retiradas de haste única "frogs1" demonstraram resposta aos fótons individuais. Mas porque a retina processa as informações para reduzir o ruído de falsos alarmes, o disparo de uma célula não se traduz necessariamente em um sinal sendo enviado para o cérebro, e muito menos para uma pessoa se tornar ciente de um flash de luz. E mais de 90% - talvez até 97% - fótons que entram no olho nem sequer chegam a uma célula receptora. Eles são absorvidos ou refletida por outras partes do olho, tais como a córnea, de modo que não seria detectado.

Experimentos têm colocado os limites da visão humana em entre dois e sete fótons, diz Holmes. Mas essas conclusões eram experimentais como pesquisadores nunca conseguiram saber quantos fótons a cada flash de luz continham: eles só poderiam estimar o intervalo.

Holmes, no entanto, levou vantagem tecnológica utilizada nos laboratórios quântica-óptica que pode contar exatamente quantos fótons estão em um raio de luz laser. O método nunca tinha sido utilizado para testar a visão humana antes.

Holmes e seus colaboradores dispararam flashes contendo vários números de fótons para os olhos dos voluntários sentados em um quarto escuro e fixando um alvo. Eles pediram aos participantes para indicar se o flash parecia vir da esquerda ou da direita - mesmo se eles achassem que não viram nada. "Eu mesmo já fiz isso muitas vezes", diz Holmes ", e se você se sentar no escuro, você pode sair depois de uma hora e dizer, 'Eu não tenho certeza se eu vi qualquer coisa'."

Olho por olho

Para testar se as pessoas puderam detectar apenas três fótons, os pesquisadores enviaram flashes de exatamente 30 fótons dentro do olho, esperando, no máximo, 10% dos fótons, em média, para chegar até a retina. Os voluntários adivinharam a localização dos flashes com mais frequência do que seria esperado pelo acaso, fazendo um caso estatisticamente convincente de que eles viram, pelo menos, cerca de flashes de três fótons , diz Holmes.

Os resultados são a melhor evidência de que os humanos podem detectar três fótons, diz Nicolas Gisin, um pesquisador de física quântica-óptica na Universidade de Genebra, na Suíça, que viu os dados preliminares, que ainda não foram revisados. Holmes acrescenta que sua equipe ainda não reuniu dados suficientes para dizer se os seres humanos podem ver fótons individuais.

Para testar os efeitos quânticos, normalmente apenas visto em escalas microscópicas, a equipe também quer tentar enviar um fóton de cada vez para dentro do olho, em vez de 30, o que poderia diminuir drasticamente as chances de detecção. Para melhorar essas chances, Holmes diz, que poderia ajudar pelo tempo os fótons baseado em ondas cerebrais dos voluntários, que são conhecidos para correlacionar através de breves janelas de maior atenção, recorrentes cerca de dez vezes por segundo. Holmes diz que ela está utilizando um (EEG) máquina de eletroencefalografia.

Gisin foi pioneira neste tipo de experimento para ver como o olho humano responde aos efeitos quânticos. Embora os efeitos, tais como fótons poderem estar em vários lugares ao mesmo tempo são bem conhecidos, tornando seres humanos como parte do experimento "traz-nos mais perto do fenômeno quântico", diz ele.

Anthony Leggett, um físico teórico ganhador do Prêmio Nobel e que inspirou o trabalho de Holmes, diz que esquisitice quântica deve desaparecer em algum lugar entre a escala de átomos e de corpos humanos. "Nós não sabemos em que fase ele vai ficar distinta -. Ou como" o estudo de Holmes provavelmente irá validar interpretações do padrão da física quântica, diz ele, que assumem que um fóton que está em um "sobreposição" de dois estados escolherá uma opção quando se entra em contato com um detector.

Mas, em princípio, diz o físico Angelo Bassi na Universidade de Trieste, na Itália, cada uma das pessoas testadas poderiam ver o fóton poderia quando este atingisse a retina, e que superposição poderá persistir até chegar ao cérebro. Se assim for, não poderia de forma alguma ser "algo como uma superposição de duas percepções diferentes, mesmo que apenas por um instante,".

Natureza doi: 10.1038 / nature.2015.17731

Forte abraço,
Prof. Sérgio Torres
Dicas de Física e Super Interessantes

                                                     Sergio Torres

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