颜色是人类视觉的光量子吗？一项关于视觉感知的量子认知研究

我们证明，对于人类视觉感知而言，颜色是光量子，其方式类似于光子是光波物理测量的光量子。我们的结果依赖于在量子测量过程本身中识别出人类感知所特有的扭曲机制。这种扭曲机制使得被归类为同一类别的刺激被感知为更相似，而被归类为不同类别的刺激被感知为更不同。在量子测量过程中，扭曲发生在纯态（在人类感知中扮演刺激的角色）与退相干后的密度态（在人类感知中扮演感知对象的角色）之间。我们使用纯态的自然度量，即归一化 Fubini-Study 度量来测量纯态之间的距离，并使用密度态的自然度量，即归一化迹类度量来测量密度态之间的距离。然后我们证明，当纯态位于本征态周围的明确定义区域内时，量子测量（即退相干过程）会收缩这些纯态之间的距离；而对于位于两个本征态之间明确定义区域内的纯态，情况则相反，量子测量会导致膨胀。我们以 Bloch 模型描述的二维量子测量为例进行了详细阐述，并将其应用于“浅色”和“深色”两种颜色的情况。我们论证了这种扭曲的类比——一方面在人类感知中，另一方面在量子测量过程中——使得颜色成为人类视觉的光量子。