Интерактивный веб-инструмент позволяет «услышать» квантовую теорию игр через музыку

На 3-м Международном симпозиуме по квантовым вычислениям и музыкальному творчеству инженер-квантовик из Университета Кобе Соума Сатофуми представил новый браузерный интерфейс, который выражает такие концепции, как квантовая неопределённость и запутанность, в виде звукового взаимодействия. Автор: Kobe University, создано с использованием материалов от Akshar Dave и Puk Khantho через Unsplash и Nilhope через Wikimedia Commons

Новое интерактивное веб-приложение позволяет получить осязаемое понимание абстрактных концепций квантовой теории игр. Разработка Университета Кобе проводит параллели с импровизационным диалогом в джазе и нацелена на научное исследование творчества.

Для многих квантовая механика, теория игр и джаз сами по себе являются сложными концепциями, и трудно представить, как они могут сочетаться. Однако инженер-квантовик Соума Сатофуми из Университета Кобе предполагает, что они не только могут успешно взаимодействовать, но и их комбинация открывает новые пути для понимания каждой из этих областей.

Создав первую в мире интерактивную музыкальную систему на основе квантовой теории игр, работающую в браузере, пользователи получают визуальную и звуковую обратную связь в реальном времени о том, как их стратегии переплетаются на основе их ввода, напоминая квантовую джазовую сессию.

Теория игр предоставляет математические руководства для выбора оптимальных стратегий на основе ожидаемых результатов. Как фреймворк для анализа сценариев, в которых взаимодействуют участники с разными стимулами, она применяется в областях от экономики до политики.

Квантовая теория игр — это расширение, где решения двух «игроков» становятся «суперпозиционированными» и «запутанными», то есть внутренне вероятностными и зависимыми друг от друга.

Соума говорит:

«Квантовая теория игр и квантовая когнитивная наука представляют новые тенденции в моделировании психологии и принятия решений, однако исследования оставались ограничены теоретическими и математическими фреймворками, и лишь немногие связывали их с человеческой и творческой деятельностью, такой как музыка и искусство».

На 3-м Международном симпозиуме по квантовым вычислениям и музыкальному творчеству Соума представил новый браузерный интерфейс, основанный на дилемме заключённого — игре, в которой два игрока независимо решают, сотрудничать или предать.

В квантовой версии Соумы, вместо выбора конкретного пути действий, пользователи определяют свою позицию по отношению к другому игроку, а затем каждый выбирает ноту на цифровой клавиатуре. Однако нота, которую они слышат, является результатом, рассчитанным на основе квантово-механических правил, также применяемых в квантовых вычислениях, с учётом их соответствующих стратегий, а также выбранной ноты.

Это первый случай, когда такие концепции, как квантовая неопределённость и запутанность, выражены в виде звукового взаимодействия, что должно позволить пользователям получить более осязаемое понимание лежащих в основе квантовых концепций.

Соума говорит:

«В частности, структура, в которой неожиданная гармония или диссонанс возникают из-за интерференции стратегий игроков, параллельна возникающему диалогу, найденному в джазе и импровизационной музыке».

В дальнейшем Соума и его команда планируют улучшить эту разработку proof-of-concept, чтобы охватить ещё больше измерений, таких как модели коллективного творческого принятия решений и структуры более высокой размерности, работающие с несколькими кубитами.

«В конечном счёте, — говорит он, — мы стремимся связать эту работу с научным исследованием творчества — пониманием процесса человеческого творчества и применением этой модели к ИИ и квантовому оборудованию».

Больше информации: Разработка интерактивной системы генерации звука на основе квантовой теории игр.

Источник: Kobe University

Квантовые компьютеры, в отличие от классических, используют кубиты, которые могут находиться в состоянии суперпозиции (одновременно и 0, и 1), что потенциально позволяет им решать определённые задачи, такие как моделирование молекул или взлом шифрования, значительно быстрее. В 2025 году разработка квантовых алгоритмов и их применение в нетрадиционных областях, таких как искусство, становится новым трендом на стыке науки и творчества.