22、声音中的量子，量子的声音

声音中的量子，量子的声音

1. 量子基础概念

在量子力学里，量子态是态空间中的单位长度向量，可视为具有一定概率的数值叠加。本征态是某个算符的特征态，测量过程后，概率波会坍缩到某个确定值，此值即为特定算符的本征值，系统处于该算符的本征态。

概率是量子力学的关键概念。依据不确定性原理，我们无法同时精确知晓粒子的位置和动量。对位置的信息掌握得越多，对动量的了解就越少，反之亦然。

量子测量意味着被测量实体的改变。以笛卡尔坐标系（x、y、z 轴的三维空间）为例，沿某一轴测量会使该轴有确定结果，且后续沿此轴测量结果相同，同时会消除其他轴的分量。量子测量会破坏部分初始信息，所以是破坏性测量。量子态是本征态的叠加，测量后会坍缩为单一状态。

Dennis Gabor 率先运用量子理论范式研究声音，提出了声音量子的概念，将其定义为时间 - 频率平面上的单位面积单元，称为“phon”。我们则从声音的发声描述出发，把“phon”定义为发声基元算符的集合。

2. 声音的量子发声理论（QVTS）

2.1 基本概念

在 QVTS 中，“phon”形式体系用于定义发声状态，将量子比特（qubit）语言拓展到人类声音领域。“语音空间”的三个轴具有发声意义：
- z 轴代表发声，产生不同音高的波形；
- x 轴代表湍流，产生不同亮度的噪声；
- y 轴代表肌弹性，产生不同节奏的脉动（可视为缓慢的脉冲序列）。

发声状态可描述为发声、湍流和肌弹性以一定概率的叠加。我们定义“phon”算符 σ 为三维向量算符，通过其在三维语音空间中的特定方向提供 x、y、z 分量的信息，其各分量由线性