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您的眼睛是精巧的光探测器，可以确定入射光线的强度、颜色和空间分布。人类视网膜比消费级数码相机拥有更多的“像素”，包含约六百万个感色锥细胞和超过一亿个负责黑暗视觉的杆状细胞。而且眼睛非常敏感：暗适应的杆状细胞在吸收单个光粒子或光子（电磁波的最小量子单位）时，可以向大脑发出信号。大脑只需要接收到少至六个这样的单光子信号就能感知到闪光。但是，眼睛和商业相机对于许多任务来说远非理想，因为它们只能探测到那些频率位于狭窄可见光范围内的光子。此外，它们对颜色的感知能力并不涉及对每个光子精确频率的测量。
相比之下，科学和工业光子探测器可以窥视可见光以外的电磁领域——进入低频（长波长、低能量）的红外和微波世界，以及高频的X射线和伽马射线区域。然而，它们的能力也受到限制。特别是，对于可见光和更长波长的光，科学家们一直缺乏一种能够“看到”单个光子并准确辨别其频率，从而辨别其能量的探测器。确定光子的频率为获取关于发射光子的物质的大量信息打开了大门。