The Musical Mach–Zehnder Interferometer

Abstract

Te phenomenon of interference lies at the heart of quantum physics, and is responsible for many of the unusual aspects of quantum behaviour that deviate from our everyday expectations. Tough classical physics allows for waves (e.g. of sound) to interfere, quantum theory allows for interference efects also to afect single particles. One device that demonstrates this experimentally is the Mach–Zehnder interferometer: here a single particle (e.g. a photon) travels down one of two possible paths, and quantum interference between the two paths affects the final position where the particle arrives. In this article, I propose a mechanism to musically demonstrate quantum single-particle interference: the musical Mach–Zehnder interferometer. Tis new quantum musical instrument makes use of two independently operated electronic keyboards, whose outputs are interfered according to the rules of the Mach–Zehnder interferometer. I discuss the musical possibilities this instrument enables, and outline a method to construct it via sofware simulation.

Феномен интерференције налази се у средишту квантне физике и одговоран је за многе необичне аспекте понашања квантних честица, који одступају од наших свакодневних очекивања. Премда класична физика дозвољава интерференцију таласа (нпр. звучних таласа), у квантној теорији могуће је да се ефекти интерференције одразе и на појединачне честице. Уређај који ово експериментално демонстрира јесте Мах-Цендеров интерферометар: једна честица (нпр. фотон) путује једном од две могуће путање, а квантна интерференција између ове две путање афектује финалну позицију на коју честица стиже. У овом чланку предлажем механизам којим се може музичким путем демонстрирати квантна интерференција појединачних честица: музички Мах-Цендеров интерферометар. Овај нови квантни инструмент користи две међусобно независне електронске клавијатуре, чији су аутпути у интерференцији према правилима Мах-Цендеровог интерферометра. У чланку разматрам музичке могућности које овај инструмент нуди и скицирам како га је могуће конструисати путем софтверске симулације. За разлику од конвенционалних инструмената и околности да, када два инструмента симултано свирају, њихови звуци се спајају и међусобно појачавају, овде две клавијатуре имају могућност да једна другу – укину. Ово отвара неслућене могућности за компоновање, јер два извођача могу генерисати три групе звука, где трећа настаје стриктно као функција претходне две, које представљају директне инпуте. Мада је замисао оваквог инструмента сама по себи прилично једноставна, указујем да овакав уређај може да има специфичну улогу у оквиру музичког извођења инспирисаног квантном теоријом, јер демонстрира један од њених кључних концепата: интерференцију.