Quanta

Quanta est un projet dont le but est d’illustrer des concepts de mécanique et de calcul quantique en utilisant les arts de la scène.

Music

Le clarinettiste et compositeur Fabrice Villard a choisi des compositions qui illustrent des concepts du calcul quantique. Il est rejoint dans les enregistrements présentés ici par le saxophoniste Pierre-Stéphane Meugé.

Fabrice Villard (Clarinette) et Pierre-Stéphane Meugé (saxophone soprano). Ces pistes ont été enregistrées au Studio Sequenza pour le projet QuBobs en décembre 2025. Tous droits réservés.

Quanta

Le nom Quanta fait référence au fait que dans une système quantique, l’énergie se manifeste par sauts discrets, depuis l’état fondamental jusqu’aux différents niveaux d’énergie excités.

Ce phénomène est semblable à ce qu’on entend dans les instruments de musique et qu’on appelle les harmoniques. Dans un instrument à vent, on peut produire les sauts harmoniques en soufflant de plus en plus fort, pour obtenir une note à l’octave au-dessus, puis une quinte, et ainsi de suite. Dans cet extrait, Pierre-Stéphane Meugé fait la démonstration de la fréquence fondamentale, ainsi que 7 harmoniques.

Superposition

Selon les lois de la mécanique quantique, les particules élémentaires se comportent comme des ondes. Un qubit est un état quantique binaire, qui peut être dans un de deux niveaux d’énergie. On peut imaginer l’état de faible énergie , ou l’état fondamental (0 binaire) comme un son grave, représenté ici par la clarinette.

L’état de forte énergie ou état excité (1 binaire) est représenté par les notes aigues, ici sur un saxophone soprano.

Tout comme les sons peuvent être composés de plusieurs ondes sonores, l’état d’un qubit peut être composé d’un signal de haute énergie et de faible énergie. On dit alors que le qubit est en état de superposiiton.

Les composants d’une superposition peuvent varier en volume. L’amplitude d’un signal détermine son volume relatif aux autres composants.

Dans la pièce intitulée Bascule, on entend le saxophone (qui joue la partie aigüe) qui a d’abord la plus grande amplitude, et petit à petit, la clarinette gagne en amplitude pendant que celle du saxophone diminue.

Phases

Une des caractéristiques des ondes qui est aussi présente dans les états quantiques est la possibilité de décaler une partie de la superposition par rapport aux autres parties en superposition. Ce décalage s’appelle phase. On peut l’imaginer à la manière d’un canon musical, où une voix commence et les autres la rejoignent quelques mesures plus tard. Dans ce canon, on entend les deux voix qui se décalent de plus en plus l’une par rapport à l’autre tout au long du morceau.

Lorsqu’une onde sonore est inversée, le résultat est inaudible mais pourtant, lorsqu’on la combine avec d’autres signaux sonores des phénomènes d’interférence peuvent se produire. Dans la pièce qui suit intitulée Rebonds, un entend deux mélodies qui sont l’inverse l’une de l’autre. Dans le premier extrait, la clarinette (voix grave) a une mélodie qui descend et qui remonte…

… et le saxophone a une mélodie qui monte puis descend.

Ecoutons les en superposition.

Stéréophonie est un autre exemple de morceau dont les mouvements mélodiques sont en opposition.

Algorithmes quantiques

Les algorithmes quantiques utilisent les phases et les interférences par exemple pour amplifier certaines parties d’un calcul et en atténuer d’autres, pour qu’à la fin le résultat souhaité ait la plus grande amplitude et puisse être observé de façon fiable lors d’une mesure du résultat.

Dans la pièce Emergence - Disparition, on commence avec des parts égales de clarinette et de saxophone, et au fur et à mesure que la pièce progresse, un des instruments prend le dessus sur l’autre.

Engrenages emprunte plusieurs des éléments décrits ci-dessus. On l’imagine comme une représentation enjouée d’un calcul quantique, vu de l’intérieur.