We show that quantum detector tomography can be applied to the human visual system to explore human perception of photon number states. In detector tomography, instead of using very hard to produce photon number states, the response of a detector to light pulses with known photon statistics of varying intensity is recorded, and a model is fitted to the experimental outcomes thereby inferring the detector's photon number state response. Generally, light pulses containing a Poisson-distributed number of photons are utilised, which are very easy to produce in the lab. This technique has not been explored to study the human visual system before, because it usually requires a very large number of repetitions not suitable for experiments on humans. Yet, here we present a feasibility study determining the few-photon accuracy of human visual perception using weak Poisson-distributed light pulses from which we conclude that detector tomography is feasible for human experiments. Assuming a simple model for this accuracy, our results show that detector tomography is able to reconstruct the model using Bayesian inference with as little as $5000$ trials. We then optimize the experimental parameters in order to maximise the probability of showing that the single-photon accuracy is above chance. As such, our study opens the road to study human perception on quantum level.


翻译:我们显示,量子探测器断层摄影可应用于人类视觉系统,以探索人类对光子数状态的感知。在探测器断层摄影中,没有使用极难生成光子数的状态,而是使用极难生成光子数的状态,而是记录了探测器对光脉冲的响应,并记录了已知光子量统计数据的不同强度,模型适合实验结果,从而推断探测器光子数的光子探测器光子数数的状态反应。一般而言,使用含有Poisson分布式照片数的光脉冲,这在实验室中非常容易产生。这一技术以前没有被探索过研究人类视觉系统,因为通常需要大量不适于人类实验的重复。然而,我们在这里提出一个可行性研究,用微弱的Poisson分布式光量脉冲确定人类视觉感知的几分解度准确度,我们从中得出结论,检测仪表摄影法对人体实验来说是可行的。假设一个简单的模型,我们的检测仪表能够利用Bayesian的推度来重建模型,只有小的500美元,因为我们的精确度是人类实验的概率水平。

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