Nghiên cứu mới: Con người có khả năng cảm nhận photon – hạt vật chất ánh sáng rất nhỏ

Các vật chất trong thế giới lượng tử từ lâu được cho là không thể phát hiện bằng mắt thường. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng con người có khả năng cảm nhận được những tia sáng từ một photon. Nghiên cứu được thực hiện bởi Alipasha Vaziri – một nhà vật lý tại Đại học Rockefeller ở thành phố New York, Mỹ.

Phát hiện những photon

Trước đây, người ta tin rằng các tế bào hình que trong mắt ếch sẽ rung động khi tiếp nhận được các photon đơn lẻ. Tuy nhiên, chúng ta không rõ liệu sự rung động của một tế bào hình que có thể kích hoạt được một tín hiệu mà có thể được truyền đến tận não bộ hay không. Cũng có những nghi ngờ về việc liệu con người có khả năng cảm nhận tín hiệu như vậy một cách có ý thức hay không nếu nó thật sự tiếp cận được đến bộ não của họ.

Nhờ các thí nghiệm của Vaziri, giờ đây chúng ta biết rằng con người có thể phát hiện ánh sáng phát ra từ một photon đơn lẻ. Trên thực tế, chính tác giả nghiên cứu đã tham gia thí nghiệm và tỏ ra rất kinh ngạc trước kết quả thu được. Trao đổi với tạp chí Nature , ông cho hay:

“Điều tuyệt vời nhất là nó [“việc nhìn thấy photon”] không giống như việc bạn nhìn thấy ánh sáng. Nó gần như là một cảm giác, ở ngưỡng cửa của trí tưởng tượng”.

Trong thí nghiệm, Vaziri giữ 3 người trong bóng tối hoàn toàn trong khoảng 40 phút. Sau đó, họ sẽ được bảo nhìn chằm chằm vào một hệ thống quang học và nhấn nút. Hai âm thanh sẽ được phát ra cách nhau 1 giây. Sau tràng âm thanh, một photon sẽ được bắn ra.

Các tình nguyện viên sau đó phải chỉ rõ các thời điểm khi một photon được bắn ra. Họ cũng được yêu cầu đánh giá mức độ tin tưởng của họ về việc nhìn thấy chúng trên thang điểm từ 1 đến 3. Tổng cộng, các tình nguyện viên đã trải qua hơn 2.400 lượt thử nghiệm. Từ khối lượng thử nghiệm lớn trong các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có đủ dữ liệu thống kê để đi đến kết luận rằng con người có thể phát hiện ra các photon.

Một số nhà khoa học không cảm thấy thuyết phục với phát hiện của Vaziri vì chỉ có 3 cá nhân được thử nghiệm. Tuy nhiên, họ đồng ý rằng phương pháp của ông cung cấp một giải pháp vững chắc để giải quyết các tranh luận một lần và mãi mãi. Điều duy nhất cần phải làm là tiến hành thử nghiệm với một nhóm tình nguyện viên lớn hơn.

Sinh trắc học lượng tử

Khả năng con người phát hiện ra các photon cũng làm tăng khả năng sinh trắc học [1] chính xác hơn dựa trên các định luật của cơ học lượng tử. Mật mã học lượng tử về cơ bản hứa hẹn sẽ là hình thức bảo mật tối ưu. Khám phá của Vaziri có thể sớm góp phần tạo ra các hệ thống nhận dạng sinh trắc học không thể xâm nhập (không thể hack).

Trên thực tế, Michail Loulakis và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Kỹ thuật Quốc gia Athens ở Hy Lạp đã và đang nghiên cứu khai thác cơ học lượng tử để nhận dạng người.

Ở mức cơ bản, môi trường sẽ quyết định số lượng photon “bắn đến” võng mạc một người và con đường mà chúng đi. “Suy hao phản xạ (optical losses)” khi ánh sáng truyền qua con ngươi, thủy tinh thể, giác mạc, dịch kính… cần phải được tính đến. Các nhà vật lý nhóm các yếu tố này thành một tham số đơn lẻ gọi là alpha để họ có thể đo đạc chính xác xác suất phát hiện ra chúng.

Cách thức alpha thay đổi (còn gọi là bản đồ alpha ) sẽ phụ thuộc vào các mô thức mạch máu, dây thần kinh và tế bào nhạy cảm với ánh sáng đặc thù trong mắt người. Như vậy, bản đồ alpha sẽ trở thành một chữ ký sinh trắc học tuyệt vời. Tuy nhiên, có một vài vấn đề mà nhóm cần giải quyết trước.

Tạp chí MIT Technology Review cho biết:

“Một câu hỏi quan trọng là làm thế nào để đo đạc chính xác Bản đồ alpha của bất kỳ ai ngay lúc đầu. Không có câu trả lời rõ ràng cho điều này. Một vấn đề khác là alpha có thể thay đổi theo thời gian, vậy nó thay đổi như thế nào. Lấy thí dụ, thị lực của tất cả mọi người đều suy giảm khi họ già đi, điều đó cho thấy một bản đồ alpha sẽ có một ngày hết hạn với độ dài không chắc chắn”.

Bất chấp những thách thức như vậy, nhưng mối quan tâm với việc sử dụng phát hiện photon để phát triển sinh trắc học lượng tử vẫn rất cao.

Chú thích:

[1] Sinh trắc học là thuật ngữ kỹ thuật để đo lường và tính toán các thông số cơ thể. Nó đề cập đến các số liệu liên quan đến đặc điểm của con người. Xác thực sinh trắc học (hoặc xác thực thực tế) được sử dụng trong khoa học máy tính như một hình thức nhận dạng và kiểm soát truy cập các thiết bị.

Theo Vision Times
Nhật Quang biên dịch