2026年7月9日——现代生活依赖于量子物理学。它使得全球卫星定位系统 (GPS) 导航、核磁共振成像 (MRI) 扫描仪和计算机芯片等技术成为可能。

如今，同样的科学原理也可能为我们的眼睛健康带来一种新的检测方法。

一个由布法罗大学领导的研究团队利用量子光学技术，使眼内产生的一种鲜为人知的视觉图案变得更容易被看到——这为测试视网膜健康开辟了一条新途径。

这种被称为“玻姆刷”的图案，是由偏振光在视网膜结构上散射时，在外围视觉中偶尔出现的微弱、双叶、蝴蝶结形状的图案。由于视网膜疾病患者可能较难感知到它们，科学家们长期以来一直好奇它们是否能作为视网膜健康的生物标志物。

然而，即使对于眼睛健康的人来说，玻姆刷通常也过于难以观测，以至于无法在临床实践中发挥作用。

在今天（7月9日）发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS) 上的一项研究中，研究人员使用一种特殊设计的偏振光，增强了大约十几名健康志愿者对玻姆刷的感知能力。

通讯作者、布法罗大学文理学院物理学助理教授杜桑·萨雷纳克博士说：“我们的结构光将通常微弱的、双叶的蝴蝶结图案，转变成了更亮、更容易看到且叶瓣数量可变的图案。更复杂的图案为我们提供了多种方法来测量患者对该现象的感知能力，并可能测量他们视网膜的健康状况。”

研究人员使用了所谓的结构光，这是一种为量子光学而设计、并已应用于显微镜和精密传感领域的工程化偏振光。与普通偏振光不同，其精心排列的偏振模式能更好地匹配视网膜结构的对称性。

当结构光到达视网膜时，玻姆刷会显得更大、更亮且更复杂。

实验是在滑铁卢大学视光学院进行的。参与者通过类似于传统眼科检查的光学装置观察结构光，并回答他们看到了什么。每次回答后，系统会自动调整对比度，使图案更容易或更难被看到，直到确定每位参与者的视觉阈值。

第一作者、滑铁卢大学物理学副教授德米特里·普申博士说：“我们不是简单地询问参与者是否看到了玻姆刷，而是测量了他们看到了多少叶瓣、检测到它们所需的对比度，以及图案出现在他们视野中的位置。”

研究人员发现，眼睛健康的参与者在远离视觉中心的位置更容易检测到这些图案——这一预期结果为未来的研究提供了基线。

萨雷纳克表示，下一步是测试患有视网膜疾病（如黄斑变性）的人群。目标是确定受损的视网膜区域是否会改变他们感知这些图案的方式。

这项研究是与香港眼科及视觉研究中心合作完成的，该中心由香港理工大学和滑铁卢大学共同创立。在加入布法罗大学之前，萨雷纳克是该中心的联合首席研究员，并担任滑铁卢大学量子计算研究所变革性量子技术的高级技术负责人。

这项研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会和加拿大第一卓越研究基金的支持。