El ojo humano puede detectar un solo fotón

Los experimentos para poner a prueba la sensibilidad del ojo humano se remontan a mediados del siglo XX. Se colocaba a voluntarios ante una fuente de luz y se intentaba descubrir hasta qué punto podían percibir el estímulo más pequeño. Pero la tecnología de la época - incluido los láseres más sofisticados que producimos hoy día - permitía mandar pequeños pulsos de luz, por lo que la conclusión era que el ojo humano podía responder a un estímulo de entre dos y siete fotones.

Ahora el equipo de Alipasha Vaziri presenta en Nature Communications el experimento definitivo que zanja la cuestión sobre la sensibilidad de nuestro ojo. Mediante un sistema basada en la óptica cuántica, Vaziri ha sido capaz de generar un solo fotón e impactar sobre la retina de tres voluntarios. En concreto, su  sistema producía un par de fotones enlazados, uno dirigido al ojo de la persona y otro a una cámara de alta sensibilidad. Durante cada prueba, el sujeto era sometido a dos supuestos estímulos, uno que sí contenía un fotón y uno de control, sin ninguna emisión, para descartar los aciertos por azar.

Los voluntarios eran sometidos a dos supuestos estímulos, uno que sí contenía un fotón y uno de control

Por precaución, los científicos tuvieron que tomar otra serie de medidas que descartaran los falsos positivos – como evitar cualquier contaminación externa de luz en la estancia donde se producía – así como contemplar que apenas un 6% de los fotones emitidos alcanza a estimular la retina del sujeto, pues el resto choca contra otras partes del ojo como la córnea o el cristalino y no alcanza su objetivo.

Una vez tenidos en cuenta todos estos elementos, en cada una de las pruebas se preguntaba al voluntario si había percibido una luz o no. Y así durante 30.767 intentos. El resultado, afirman los autores, es que los individuos identificaron correctamente en su mayoría cuando se trataba de un fotón real por encima de las probabilidades del mero azar. Es decir, que confirman que la sensibilidad de nuestras células receptoras del ojo es extrema hasta el límite de detectar una sola partícula.

Pero no solo eso. De propina, los científicos han descubierto otro interesante fenómeno: la probabilidad de reportar el estímulo de un solo fotón es modulada por la presencia de un fotón anterior, lo que sugiere la existencia de un proceso que aumenta temporalmente la ganancia visual durante unos segundos, algo sobre lo que merecerá la pena seguir investigando.  

Referencia: Direct Detection of a Single Photon by Humans (Nature Communications) DOI 10.1038/ncomms12172