เราสามารถใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อสร้างเพลงได้หรือไม่?

พื้นที่ สถาบันเกอเธ่ซึ่งอยู่ตรงข้ามกับ Imperial College ในลอนดอน ไม่ใช่สถานที่ที่คุณคาดว่าจะได้พบกับศิลปะแนวหน้าล้ำสมัย ด้วยส่วนหน้าอาคารแบบนีโอคลาสสิกและประวัติการให้บริการ ชั้นเรียนภาษาเยอรมันดูเหมือนว่าแทบจะไม่เป็นสถานที่จัดงานที่มีนักดนตรีเช่น Peter Gabriel และ Eno ไบรอันพร้อมด้วยนักฟิสิกส์ควอนตัมจำนวนหนึ่ง แต่เสียงที่เล็ดลอดออกมาจากห้องบรรยายเมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมานั้นค่อนข้างจะคาดไม่ถึง เสียงโดรน เสียงบี๊บ และเสียงระเบิดของจังหวะที่คล้ายกับซาวด์แทร็กของภาพยนตร์ทดลองใต้ดิน

นี่คือเสียงของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

โดยมีผู้เข้าร่วมฟังงานประมาณ 150 คน การแสดงดนตรีแบบด้นสด เรียบเรียงโดยนักแต่งเพลงและนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชาวบราซิล เอดูอาร์โด เรค มิแรนดาซึ่งปัจจุบันประจำอยู่ที่มหาวิทยาลัยพลีมัธในสหราชอาณาจักร ในประเด็นหนึ่ง มิแรนดาและเพื่อนร่วมงานสองคนต่างใช้แล็ปท็อปของตนเอง ซึ่งเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมผ่านอินเทอร์เน็ต เพื่อควบคุมสถานะของควอนตัมบิต (qubit) โดยใช้ท่าทางมือ เมื่อวัดสถานะของ qubit ผลลัพธ์ที่ได้จะกำหนดลักษณะของเสียงที่สร้างโดยซินธิไซเซอร์ในลอนดอน

ถ้านั่นฟังดูแปลกประหลาด – ก็ใช่ มันเกิดขึ้นจริง

ฉันต้องการพัฒนาเครื่องจักรที่จะช่วยให้ฉันมีความคิดสร้างสรรค์และจะท้าทายวิธีการทำสิ่งต่างๆ ตามปกติของฉัน

เอดูอาร์โด มิแรนดา มหาวิทยาลัยพลีมัธ

ในควอนตัมคอมพิวติ้ง ข้อมูลจะถูกเข้ารหัสในสถานะซ้อนทับของคิวบิตที่พันกัน ซึ่งช่วยให้การคำนวณบางอย่างดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่จะเป็นไปได้ด้วยเครื่องแบบดั้งเดิม แม้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้ยังคงเป็นต้นแบบที่จำกัดอยู่ในห้องปฏิบัติการของยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีเช่น ไอบีเอ็ม และ Googleนักแต่งเพลงอย่างมิแรนดากระตือรือร้นที่จะค้นพบว่าเทคโนโลยีใหม่สามารถนำเสนออะไรได้บ้าง “ผมต้องการพัฒนาเครื่องจักรที่ช่วยให้ผมมีความคิดสร้างสรรค์และท้าทายวิธีการทำสิ่งต่างๆ ตามปกติของผม” เขากล่าว

[เนื้อหาฝัง]

มิแรนดาเชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัม “ส่งเสริมวิธีคิดที่แตกต่าง [ซึ่งในทางกลับกัน] จะนำไปสู่วิธีคิดที่แตกต่างกันเกี่ยวกับดนตรี” เป็นมุมมองที่แบ่งปันโดย บ๊อบ โคเอคเก้ – ผู้ร่วมงานอีกคนของมิแรนดา – ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ที่บริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอ็อกซ์ฟอร์ด ควอนตินัม. “ถ้าคุณเปลี่ยนวิธีที่คุณมองสิ่งต่าง ๆ และภาษาที่คุณใช้ คุณก็จะได้แนวคิดใหม่ ๆ ที่สมบูรณ์” Coecke กล่าว

ฉันรู้สึกทึ่งที่ได้รู้ว่า [เพลงนี้] ทำงานอย่างไร

Brian Eno นักดนตรี

ปัจจุบันเพลงควอนตัมเป็นสาขาเฉพาะกลุ่ม แต่เป็นสิ่งที่ดึงดูดความสนใจสูง งานของสถาบันเกอเธ่จัดขึ้นเพื่อเปิดตัวหนังสือเล่มใหม่ที่แก้ไขโดยมิแรนดา เพลงคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งอ้างว่าเป็นหนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับเรื่องนี้ (Springer, 2022) ในขณะเดียวกัน Coecke กำลังวางแผนผสมศิลปะควอนตัม/วิทยาศาสตร์ในอ็อกซ์ฟอร์ดในปีนี้กับมิแรนดาและนักทฤษฎีชาวอิตาลี คาร์โล โรเวลลี่.

“ฉันรู้สึกทึ่งที่ได้รู้ว่า [เพลงนี้] ทำงานอย่างไร” อีโนกล่าวหลังการแสดงของสถาบันเกอเธ่ในการให้สัมภาษณ์กับสถาบันเกอเธ่ “มันยากสำหรับฉันที่จะตัดสิน เพราะคุณไม่รู้ว่าการตัดสินใจเหล่านั้นทำโดยมนุษย์มากน้อยเพียงใด และสติปัญญาประเภทต่างๆ นั้นออกมาจากการตัดสินใจนั้นมากน้อยเพียงใด”

หุ้นส่วนตามธรรมชาติ

แนวคิดของการใช้อัลกอริธึมคล้ายคอมพิวเตอร์ในดนตรีนั้นย้อนไปถึงช่วงทศวรรษที่ 1840 เมื่อนักวิทยาศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ Ada Lovelace ตอนแรกคาดเดาเกี่ยวกับการใช้ของ Charles Babbage เครื่องวิเคราะห์ – อุปกรณ์คำนวณสตีมพังค์ประเภทหนึ่งที่ทำจากฟันเฟืองทองเหลืองที่สลับซับซ้อน – เพื่อ “แต่งเพลงที่ประณีตและเป็นวิทยาศาสตร์ไม่ว่าจะซับซ้อนหรือมีขอบเขตระดับใดก็ตาม” ในบางแง่ การทำงานร่วมกันโดยธรรมชาติ สำหรับดนตรีส่วนใหญ่มีพื้นฐานทางอัลกอริทึมและคณิตศาสตร์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นได้จากความสมมาตรที่ปรากฏในผลงานของคีตกวียุคบาโรก เช่น Johann Sebastian Bach

การใช้โอกาสและความน่าจะเป็นในการจัดองค์ประกอบแบบ "อัตโนมัติ" ได้รับความนิยมตั้งแต่ก่อนหน้านี้ใน มูสิคาลิสเชส วูร์เฟลสปิล (เกมลูกเต๋าดนตรี) ในศตวรรษที่ 18 ซึ่งมีดนตรีประกอบชิ้นเล็ก ๆ โดยใช้การทอยลูกเต๋า หนึ่งองค์ประกอบ ถูกกล่าวหาว่าเขียนโดย Mozart ในปี 1787 อาจเป็นตัวอย่างของประเภท โมสาร์ทจะเล่นโดยทอยลูกเต๋าหลาย ๆ ครั้ง โดยหมายเลขที่โยนแต่ละครั้งจะสอดคล้องกับส่วนของดนตรีที่เขียนไว้ล่วงหน้าโดยเฉพาะ ผลที่ได้คือองค์ประกอบที่เย็บเข้าด้วยกันแบบสุ่มซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละการแสดง ซึ่งคุณสามารถฟังได้ที่ bit.ly/3HivOLk.

มันเป็นองค์ประกอบของการสุ่มที่ดึงดูดนักแต่งเพลงสมัยใหม่ให้สนใจคอมพิวเตอร์ในยุคแรก ๆ ของเครื่องจักรดิจิทัล ในปี 1950 และ 1960 จอห์นเคจ เป็นศูนย์กลางของกลุ่มนักดนตรีที่รักเทคโนโลยีในนิวยอร์กซึ่งรวมอยู่ด้วย โอโน่โยโกะ และนักแต่งเพลงชาวญี่ปุ่นผู้ล่วงลับ โทชิอิจิยานางิซึ่งมีคะแนนในปี 1960 ที่ไม่ชัดเจน IBM สำหรับ Merce Cunningham ได้รับแรงบันดาลใจจากบัตรเจาะของคอมพิวเตอร์ยุคแรก จัดแสดงอยู่ที่ พิพิธภัณฑ์ศิลปะสมัยใหม่ในนิวยอร์กโน้ตเพลงของเขาเปรียบได้กับงานศิลปะพอๆ กับชิ้นดนตรีจริงๆ ส่วนจะตีความอย่างไร (ถ้าทั้งหมด) ก็ขึ้นอยู่กับนักแสดงที่มีศักยภาพ

เคจยังเป็นหนึ่งในศิลปินหลายคนที่เกี่ยวข้องกับ การทดลองทางศิลปะและเทคโนโลยี รวมซึ่งรวมถึงวิศวกรจาก Bell Laboratories ในนิวเจอร์ซีย์ที่ซึ่งเคจจะออกไปเที่ยวเพื่อหาไอเดีย เขาอธิบายว่าเขาหวังว่าจะหลีกเลี่ยงกับดักของการทำซ้ำตัวเองในการแต่งเพลงโดยใช้โอกาส

สำหรับตอนนี้ เรากำลังทำ [เพลงควอนตัม] ด้วยวิธีที่ไร้เดียงสามาก เพราะเครื่องมีจำนวนจำกัด

Bob Coecke, ควอนตินัม

ในปี 1960 และ 1970 นักแต่งเพลงชาวกรีก-ฝรั่งเศส เอียนนิส เซนาคิส – นักเรียนนักแต่งเพลงชาวฝรั่งเศส โอลิวิเย่ร์ เมสเซียน – รวมคอมพิวเตอร์ อัลกอริทึม และกระบวนการสุ่มต่างๆ ไว้ในวิธีการแต่งเพลงของเขา ในขณะเดียวกัน สถาบัน IRCAM ในปารีสซึ่งก่อตั้งโดยนักแต่งเพลง ปิแอร์บูเลซกลายเป็นศูนย์กลางของดนตรีแนวหน้าในทศวรรษ 1970 โดยใช้คอมพิวเตอร์ เครื่องกำเนิดสัญญาณ เทปแม่เหล็ก และทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อย่างกว้างขวาง

ปัจจุบันเทคโนโลยีข้อมูลดิจิทัลเป็นศูนย์กลางในการผลิตและผลิตซ้ำเพลงกระแสหลัก อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณและฮาร์ดแวร์บางส่วนที่แพร่หลายในเพลงและวิดีโอในปัจจุบันได้รับการพัฒนาที่ Bell Labs และคงเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงอุตสาหกรรมเพลงสมัยใหม่ที่ไม่มีเทคโนโลยีดิจิทัลแบบนั้น หลีกเลี่ยงไม่ได้อย่างแน่นอน เมื่อควอนตัมคอมพิวเตอร์เปลี่ยนแปลงในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาจากข้อเสนอทางทฤษฎีไปสู่เครื่องจักรจริง นักดนตรีจะสงสัยว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะทำอะไรให้พวกเขาได้บ้าง

การปฏิวัติควอนตัม

อย่างไรก็ตาม ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เปิดเผยต่อสาธารณชนค่อนข้างจำกัด ดังนั้นมิแรนดาจึงถูกจำกัดให้ใช้ XNUMX คิวบิตที่ระบายความร้อนด้วยความเย็น ไอบีเอ็ม ควอนตัม อุปกรณ์ตั้งอยู่ในนิวยอร์ก เข้าถึงได้ผ่านระบบคลาวด์ มิแรนดายอมรับว่าจนถึงตอนนี้ยังไม่มีอะไรในอัลกอริทึมควอนตัมที่เขาใช้เพื่อสร้างองค์ประกอบที่ไม่สามารถจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกได้ “สำหรับตอนนี้ เรากำลังทำ [เพลงควอนตัม] ด้วยวิธีที่ไร้เดียงสามาก เพราะเครื่องมีจำนวนจำกัด” Coecke กล่าวเสริม

อย่างไรก็ตาม ดังที่มิแรนดาอธิบาย อัลกอริธึมบางอย่างที่เขากำลังพัฒนาจะมีราคาแพงและช้าในการคำนวณอยู่แล้วในอุปกรณ์แบบคลาสสิก และยากต่อการนำมาใช้แสดงสดแบบเรียลไทม์ในคอนเสิร์ต แต่ความเร็วในการคำนวณไม่ใช่ประเด็นหลักเมื่อพูดถึงการใช้ฟิสิกส์ควอนตัมในการแต่งเพลง ความน่าดึงดูดใจของควอนตัมอัลกอริทึมคือแหล่งที่มาของการสุ่มในการเลือกดนตรี

เช่นเดียวกับเพลงที่ใช้คอมพิวเตอร์ในยุคก่อนๆ พารามิเตอร์เฉพาะของโน้ตดนตรี เช่น ระดับเสียงหรือระยะเวลาของโน้ต สามารถกำหนดให้กับตัวเลือกแบบสุ่มที่สร้างโดยเครื่องได้ แต่ในขณะที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมเสนอเพียงการสุ่มหลอกที่สร้างขึ้นโดยอัลกอริทึม อุปกรณ์ควอนตัมจะเข้าถึงการสุ่มที่แท้จริงซึ่งเกี่ยวข้องกับผลลัพธ์ของการวัดควอนตัม คุณอาจพูดได้ว่าจักรวาลสร้างทางเลือก ยิ่งไปกว่านั้น สามารถทำได้แบบเรียลไทม์

เราจะเติบโตและพัฒนาได้อย่างไรหากเราไม่สำรวจลู่ทางอื่น

Craig Stratton นักไวโอลิน

มิแรนดาจินตนาการว่านักแต่งเพลงกำหนดอัลกอริธึมเฉพาะให้กับเพลงหนึ่งชิ้น ซึ่งจากนั้นจะเล่นผ่านคอมพิวเตอร์ควอนตัมในระหว่างการแสดง กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานระยะไกลได้เหมือนที่งานลอนดอน แต่เพียงแค่ส่งผลการวัดกลับไปยังเครื่องสร้างโทนเสียงแบบคลาสสิก “คุณตั้งเงื่อนไข แต่คุณไม่มั่นใจว่ามันจะผลิตอะไรออกมาจนกว่าจะมีการแสดงชิ้นงาน” มิรานาดากล่าว “การแสดงจะไม่เหมือนใครในช่วงเวลานั้น”

งานของสถาบันเกอเธ่แสดงให้เห็นวิธีการอื่นๆ ที่ดนตรีควอนตัมอาจใช้ได้ผล ในชิ้นหนึ่ง นักไวโอลินชาวอังกฤษ เคร็ก สแตรทตัน ด้นสดเป็นเพลงสั้นๆ ระดับเสียงและระยะเวลาของโน้ตแต่ละตัวแสดงเป็นสถานะควอนตัมที่ส่งไปยังคอมพิวเตอร์ IBM ในนิวยอร์ก ที่นั่น อุปกรณ์ประมวลผลสถานะเพื่อสร้างการตอบสนองที่ "ทำดนตรีซ้ำ" และเล่นในลอนดอนโดยโทนเสียงซินธิไซเซอร์ (ในเหตุการณ์นั้นใช้เสียงแซกโซโฟน) ในเวลาต่อมา

อัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึกของ AI สำหรับการแสดงดนตรีแบบ "เรียกและตอบสนอง" ได้ถูกคิดค้นขึ้นแล้ว แต่จากข้อมูลของมิแรนดา อัลกอริทึมเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะสร้างเพียงการเลียนแบบดนตรีที่พวกเขาได้รับการฝึกฝน ในทางตรงกันข้าม คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจจะทำตัว “เหมือนคู่หูมากกว่าตัวลอกเลียนแบบ” แท้จริงแล้ว การตอบสนองอันไพเราะที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์ต่ออิมโพรไวส์ของ Stratton นั้นฟังดูเหมือนสิ่งเร้าที่กระตุ้นพวกเขาเพียงเล็กน้อย แต่คงไว้ซึ่งเสียงสะท้อนที่ยั่วเย้าจากเสียงเริ่มต้นเพียงเล็กน้อย

Stratton ซึ่งพบว่ากระบวนการนี้น่าสนใจ เชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีส่วนในการพัฒนาดนตรีอย่างแน่นอน “เราจะเติบโตและพัฒนาได้อย่างไรถ้าไม่สำรวจลู่ทางอื่น” เขาถาม.

หัวโบลช

ในอีกชิ้นหนึ่ง มิแรนดาและเพื่อนร่วมงานของพลีมัธ พีท โทมัส และ เปาโล อิตาโบราย ใช้อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ เพื่อจัดการ “โบลชสเฟียร์”. ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์รางวัลโนเบล เฟลิกซ์ โบลชทรงกลมเหล่านี้เป็นรูปทรงเรขาคณิตที่อธิบายองค์ประกอบเวกเตอร์ของระบบควอนตัมสองระดับ (จุดบนพื้นผิวเป็นสถานะบริสุทธิ์และจุดที่อยู่ด้านในเป็นสถานะผสม) ที่งานในลอนดอน มิแรนดาและอิตาโบไรสวมแหวนตรวจจับการเคลื่อนไหวและถุงมือเพื่อส่งสัญญาณควบคุมด้วยท่าทางมือไปยังแล็ปท็อป ขณะที่โทมัสใช้แผงปุ่มควบคุม

สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งไปยังวงจรควอนตัมที่ทำงานระยะไกลบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ IBM ซึ่งนักดนตรีจะหมุนทิศทางของทรงกลมโบลช ในบางช่วงเวลา นักแสดงสามารถเลือกที่จะ "วัด" qubit ของพวกเขาได้ ดังนั้น "ยุบ" ลงในสถานะเอาต์พุตที่แน่นอนแต่คาดเดาไม่ได้โดยพื้นฐาน (คุณสามารถลองจำลองกระบวนการแบบคลาสสิกด้วยตัวเองได้ที่ bit.ly/41fXVnr).

เสียงที่ออกจะน่าประหลาดใจเสมอ เราไม่รู้ว่าจะเป็นอย่างไรจนกว่าเราจะทำการวัด

เอดูอาร์โด มิแรนดา มหาวิทยาลัยพลีมัธ

จากนั้นค่าของสถานะนี้จะถูกใช้เพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของเสียงที่สร้างโดยเครื่องสังเคราะห์เสียงสามตัวที่กำหนดให้กับนักแสดงแต่ละคน “เสียงที่ออกมาจะน่าประหลาดใจเสมอ” มิแรนดากล่าว “เราไม่รู้ว่าจะเป็นอย่างไรจนกว่าเราจะทำการวัด” จากนั้นนักแสดงทั้งสามคนจะตอบสนองต่อสิ่งที่พวกเขาได้ยินด้วยการขยับมือที่ตามมา ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้นั้นเป็นการทำงานร่วมกันอย่างต่อเนื่องทั้งระหว่างนักดนตรีแต่ละคนกับเครื่องดนตรีของพวกเขาและกับคนอื่นๆ ด้วย

มิแรนดาเรียกการแสดงนี้ว่าเป็นการซ้อมด้นสด “เราซ้อมมาก่อน XNUMX-XNUMX ครั้งและตกลงกันว่าเราจะทำอะไรบ้าง ค่อนข้างเหมือนกับที่นักเล่นดนตรีแจ๊สทำ” เขากล่าว ในโอกาสนี้ ควอบิตทั้งสามเป็นอิสระจากกัน แต่มิแรนดากระตือรือร้นที่จะหาวิธีในการทำให้ควอบิตพัวพันกันเพื่อให้แต่ละควอบิตต้องพึ่งพาอาศัยกัน ซึ่งทำให้ตัวนักดนตรีเองเชื่อมโยงกันด้วยวิธีการใหม่ๆ

ดนตรีรูปแบบใหม่

การใช้ควอนตัมคอมพิวติ้งในการทำเพลงนั้น “เหมือนกับการเรียนรู้วิธีการเล่นเครื่องดนตรีชิ้นใหม่” กล่าว มาเรีย มานโนเน่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ทำงานเกี่ยวกับข้อมูลควอนตัมที่มหาวิทยาลัยปาแลร์โมในอิตาลี ซึ่งเป็นผู้แต่งเพลงด้วย “เราต้องเรียนรู้วิธีเล่นดนตรีที่เราต้องการ แต่ในขณะเดียวกัน คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องดนตรีใหม่สามารถสร้างข้อจำกัดและเสนอแนวคิดเฉพาะได้”

มิแรนดาสงสัยว่าวิธีหนึ่งที่จะใช้ประโยชน์จากความเป็นไปได้คือการให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสร้างชิ้นส่วนดนตรีที่ไม่คาดคิดซึ่งให้เมล็ดไอเดียสำหรับนักแต่งเพลงในการพัฒนา แทนที่จะเป็นวิธีการที่เพลงที่สร้างโดย AI กำลังถูกใช้อยู่ “ผมกำลังพยายาม” เขากล่าว “เพื่อให้เครื่องผลิตวัสดุที่ผมคิดเองไม่ได้ – แนวคิดที่ผมสามารถทำงานด้วยได้”

ทุกสิ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิทยาศาสตร์สามารถเป็นแรงบันดาลใจได้

Maria Mannone มหาวิทยาลัยปาแลร์โม ประเทศอิตาลี

หนึ่งในอุปสรรคในปัจจุบันของการขยายขอบเขตคือความไม่คุ้นเคยและความซับซ้อนทางเทคนิคของกลศาสตร์ควอนตัมเอง หนังสือเล่มใหม่ของมิแรนดา เพลงคอมพิวเตอร์ควอนตัม ไม่ใช่คู่มือสำหรับคนใจเสาะ เต็มไปด้วยฟังก์ชันคลื่นและพีชคณิตเมทริกซ์ นักดนตรีจะกลัว ในขณะที่นักฟิสิกส์และวิศวกรที่เข้าใจทฤษฎีมักจะมีความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับประเพณีดนตรี

แต่เขาหวังว่าจะมีการพัฒนาอินเทอร์เฟซที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ซึ่งจะช่วยลดอุปสรรคในการเข้าใช้งาน เช่นเดียวกับที่มีในคอมพิวเตอร์ทั่วไป ตัวอย่างเช่น การหมุน qubit ของ Miranda ถูกควบคุมโดยท่าทางมือธรรมดา ค่อนข้างเหมือนกับวิธีที่ แดมิน – เครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ – กำลังเล่นอยู่

อีกแนวทางหนึ่งกำลังถูกบุกเบิกโดย จิม วีเวอร์นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมแห่งไอบีเอ็ม ศูนย์วิจัย Yorktown Heights ในนิวยอร์กซึ่งได้พัฒนา เปียโนของเล่นควอนตัม. เป็นเครื่องมือทางดนตรีที่ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อสร้างท่วงทำนองและการประสานเสียงตามความน่าจะเป็น โดยใช้การสุ่มโดยธรรมชาติของการวัดสถานะคิวบิตเพื่อ กำหนดบันทึกย่อ.

[เนื้อหาฝัง]

Weaver ได้นำแนวคิดดังกล่าวมาพัฒนาเป็น สนามเด็กเล่นควอนตัมมิวสิคซึ่งอินเทอร์เฟซที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถจัดการสถานะควอนตัมเพื่อสร้างองค์ประกอบหลายเครื่องมือ “[ผู้คน] สามารถเล่นซอไปรอบๆ จนกว่าเพลงจะฟังในแบบที่พวกเขาต้องการ” Weaver กล่าว “มันเป็นดนตรีของทรงกลมโบลช” เขาพูดสั้นๆ โดยพาดพิงถึงแนวคิดเก่าของจักรวาล “ดนตรีของทรงกลมท้องฟ้า” (แนวคิดที่ว่าการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ เป็นรูปแบบของดนตรี).

ระบบนี้ทำงานบนการจำลองแบบคลาสสิกของสถานะควอนตัมที่ดำเนินการโดยคอมพิวเตอร์ทั่วไป แทนที่จะเป็นอุปกรณ์ควอนตัมจริง นี่เป็นเพราะมันต้องการความรู้ที่สมบูรณ์เกี่ยวกับสถานะควอนตัม ซึ่งไม่สามารถทำได้สำหรับ qubit จริง เนื่องจากการวัดจะยุบสถานะ Weaver ซึ่งมองว่าเครื่องมือนี้เป็นทั้งด้านการศึกษาและดนตรี หวังว่าเครื่องมือนี้จะช่วยให้นักเรียน (และนักดนตรี) พัฒนาสัญชาตญาณสำหรับอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ งานนี้อาจไม่เพียงเปลี่ยนดนตรีเท่านั้น แต่ยังเป็นประโยชน์ต่อวิทยาศาสตร์ควอนตัมด้วย

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคคือการให้นักดนตรีฝังตัวเองในชุมชนการวิจัยควอนตัม นั่นคือแนวทางของนักแต่งเพลงชาวอเมริกัน สเปนเซอร์ โทเพลว่าในปี 2019 มีใครบ้าง ศิลปินในที่อยู่อาศัย at สถาบันควอนตัมเยลซึ่งเป็นบ้านของผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีควอนตัม เช่น มิเชล เดโวเรต์ และ โรเบิร์ต โชลคอปฟ์. ในช่วงที่เขาอยู่ที่เยล Topel ได้สร้าง การแสดงสด ซึ่งเพลงถูกสร้างขึ้นจากการวัดไดนามิกของอุปกรณ์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดที่ใช้เป็น qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

[เนื้อหาฝัง]

นักดนตรีสามารถได้รับประโยชน์จากการเรียนรู้กลศาสตร์ควอนตัมด้วยเช่นกัน “นักแต่งเพลงต้องมีความรู้” Mannone ชี้ให้เห็น “เพราะทุกสิ่ง โดยเฉพาะในทางวิทยาศาสตร์ สามารถเป็นแหล่งของแรงบันดาลใจได้” แท้จริงแล้วระดับความรู้ที่ต้องการไม่จำเป็นต้องน่ากลัวขนาดนั้น ขณะที่เธอชี้ให้เห็นว่า บางคนกำลังเขียนโค้ดควอนตัมสำหรับแอปพลิเคชันอื่นๆ "ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในขณะที่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับประตูและหลักการของควอนตัมเท่านั้น"

ในงานของเธอเอง Mannone ได้ใช้ฟิสิกส์ควอนตัมในการวิเคราะห์ดนตรี ตัวอย่างเช่น โดยใช้เทคนิคที่พัฒนาขึ้นเพื่อวัดปริมาณหน่วยความจำของระบบควอนตัมแบบเปิดเพื่อวัดปริมาณการทำซ้ำและความคล้ายคลึงกันที่ปรากฏในองค์ประกอบทางดนตรี (วารสารระบบดนตรีสร้างสรรค์ doi.org/10.5920/jcms.975).

ฟังทั้งหมดเกี่ยวกับเรื่องนี้

หากคุณสงสัยว่าตัวเองจะฟังเพลงควอนตัมได้ที่ไหน มิแรนดามีเป้าหมายอยู่ที่การแสดงสดที่คอนเสิร์ตฮอลล์ผ่านความร่วมมือที่กำลังจะมีขึ้นกับ London Sinfonietta นอกจากนี้เขายังคาดการณ์ว่าการแต่งแบบนี้จะแทรกซึมเข้าไปในสถานที่ที่เป็นทางการน้อยกว่า เช่น คลับ หรืออาจจะผ่านทาง การเคลื่อนไหว "การเข้ารหัสสด"ศิลปะการแสดงแบบใหม่ที่โค้ดเดอร์คล้ายดีเจเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมสื่อภาพและเสียงด้วยวิธีด้นสดและโต้ตอบได้ อาจผสมผสานกับการเต้นรำ กวีนิพนธ์ และดนตรี (คุณสามารถฟังตัวอย่างได้ที่ bit.ly/3Z8hUDg).

เพื่อกระตุ้นการเติบโตของชุมชน ในเดือนพฤศจิกายน 2021 มิแรนดาร่วมมือกับ IBM Quantum และ Quantinuum เพื่อโฮสต์ครั้งแรก การประชุมวิชาการระดับนานาชาติเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและความคิดสร้างสรรค์ทางดนตรี. “เรายังไม่รู้ว่าความเป็นไปได้ของดนตรีควอนตัมคืออะไร” ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Quantinuum ในขณะนั้นกล่าว อิลยาสข่าน ในกิจกรรมของสถาบันเกอเธ่ – และอาจเป็นไปได้ว่าเมื่อดนตรีควอนตัมเติบโตเต็มที่ ดนตรีจะมีความคล้ายคลึงกับสิ่งที่ผู้บุกเบิกในปัจจุบันกำลังทำอยู่เพียงเล็กน้อย “สองถึงสามปีแรกนี้เป็นการทดลอง” เขากล่าว

มิแรนดาหวังว่าจะสามารถแสดงแนวคิดควอนตัมในรูปแบบเสียงได้ เช่น ความยุ่งเหยิงและการเชื่อมโยงกันที่ยากต่อการหยั่งรู้ทางสติปัญญา “นั่นคือจอกศักดิ์สิทธิ์” เขากล่าว “ฉันต้องการบรรลุสิ่งนี้ แต่ฉันไม่รู้ว่าจะทำอย่างไร” แต่สำหรับ Coecke มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการกระตุ้นการเปลี่ยนไปสู่การคิดเชิงควอนตัม “ถ้าคุณรวบรวมสิ่งต่าง ๆ ในโลกควอนตัม จักรวาลใหม่แห่งความเป็นไปได้ก็ปรากฏขึ้นทันที”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/can-we-use-quantum-computers-to-make-music/