40、量子音乐的新方向：量子键盘与伊辛模型之音

量子音乐的新方向：量子键盘与伊辛模型之音

随着量子技术的不断发展，量子理念正逐渐渗透到日常生活的各个领域，音乐也不例外。本文将介绍两个有趣的想法，一是将量子计算机转变为乐器的“Qeyboard”，二是把模拟量子系统的算法过程转化为音乐，让我们能聆听量子系统演变的声音。

1. Qeyboard：实时量子键盘的概念

量子乐器的概念在量子音乐领域逐渐成形。虽然从本质上来说，任何经典乐器在基础层面都是量子的，但量子效应（如叠加、干涉、纠缠）通常会被声音产生过程中的宏观和非相干现象所掩盖。为了充分挖掘量子过程在当前时代的潜力，我们聚焦于量子电路模型。

1.1 动态参数化量子电路的实时接口

量子电路结构 $U(t)$ 会根据输入数据的时间依赖性而变化。该电路可以包含时变参数化门以及不断演变的拓扑结构，允许在任意时间和位置添加或移除门。而且，我们不对 $U(t)$ 关于时间参数 $t$ 的连续性或可微性做任何假设，这使得波函数的性质能够发生突变，从而可以模拟声音合成算法中常用的ADSR包络（攻击、衰减、持续和释放）。

对于人类用户，可以通过按下映射到有限单和双量子比特门组合的按键来实时操作电路，这些门会被添加到电路的右端。这些门可以是无参数的（如泡利、哈达玛、CNOT或SWAP门），也可以是参数化的（如通用旋转门），参数可以通过滑块实时更改。另一种方式是使用触摸显示器来管理整个电路，通过简单手势或多动作同时操作来添加、移除门或更改其参数。

如果是机器驱动执行，电路动态可以由预先确定的量子乐谱或其他输入形式来表示，不受人类用户操作速度和同时操作能力的限制。

1.2 测量

在实际操作中，无法