在15小时或更短时间内制作出怪异的量子游戏

不再有新闻称许多组织甚至美国宇航局都在争夺所谓的量子至上或量子优势。 这意味着他们正在投入资源开发新的计算机,这些计算机能够解决当前(经典)计算机无法解决的问题; 当然,在已经解决的问题上执行速度更快。 如果您正在阅读本文,您可能已经听说过量子计算及其承诺提供的所有内容,并且对了解该技术感到好奇。

最好的学习方法之一就是边做边学。 今年的IBM Q大奖为自己提供了一个尝试新领域的绝好机会。 在线上有大量有关量子计算领域的信息。 但是,出于讨论的目的,应理解三个基本概念。 我尝试在下面解释它们。

定义

1. Qubit 量子位的缩写 ,是量子信息的基本单位。 它是经典计算中的一点量子形式。

2. 量子叠加 经典位的值可以是0或1,即关闭或打开状态。 另一方面,一个量子位可以同时处于关闭和打开状态。 这称为叠加。

3. 量子测量 想象一个硬币平躺在表面上。 它的任何一个脸都可能在顶部,“头”是一种可能,而“尾巴”是另一种可能性。 这个硬币是一个类似量子位的两态系统,可以同时处于首尾状态的叠加状态。 但是,这种叠加只有在我们检查硬币后才能生存,这时硬币*变成正面或反面状态。 通过观察破坏叠加的不可逆过程称为测量或崩溃。 这是量子理论的基本假设。 获得结果的概率(在我们的硬币中是正面还是反面)是在叠加之前确定的。

考虑到这些,让我们继续前进。

游戏

在15小时或更短时间内制作出怪异的量子游戏

比上面定义的概念更多的概念。 由于时间有限,我们参加比赛的重点是将这些原则应用于流行的游戏Connect Four。 该游戏类似于X-and-O(井字游戏),但目标是在更大的板上制作四个连接光盘。

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为了增加量子性,玩家可以选择在轮到自己的时候一次通过单击ACTIVATE SUPERPOSITION按钮插入两张光盘。 这模拟“叠加”。 量子光盘(表示为较浅的阴影)在板上没有最终位置,而是在单击“ COLLAPSE”按钮执行量子测量后有50%的机会保留其位置。

在15小时或更短时间内制作出怪异的量子游戏

在上图中,播放器1(蓝色)具有两个量子(浅蓝色)光盘,一个叠加。 播放器2(红色)也是如此,但是用浅红色表示其量子光盘。 测量结果将从板上移走一半量子盘,并将另一半转换为经典(单色)盘。 如前所述,测量量子物体会修改其状态,从而仅使其处于一种状态。

在15小时或更短时间内制作出怪异的量子游戏

我们可以看到玩家2轮到他们来折叠上图中的棋盘。 请注意如何相应地更新了第3、6和7列。 第3列中两个玩家的量子盘都解析为打开状态,这意味着第6和第7列中的其他量子盘已从板上移除。 如果卸下量子盘并在其上面放有经典盘,会发生什么?

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当播放器1折叠板时,两个量子盘中的一个关闭并被取出,而另一个打开并还原到其经典状态。 请注意,玩家2的经典光盘是如何通过遵循重力定律而重新定位的,并掉落到它之前的下面的行中,该行先前由玩家1的量子磁盘之一占据。

幕后花絮

要一次折叠n对叠置的光盘,我们首先将一个量子位映射到每对叠置的片段。 然后,通过对每个量子位应用称为Hadamard门的方法,创建所有2 ^ n状态的均等加权叠加。 我们借助开源Qiskit库实现。 测量状态后,重新绘制板以反映更新后的状态。

贡献者

没有团队的努力,这是不可能发生的:

下一步是什么?

特别感谢 Alejandro Jaimes Noah MacAulay 的反馈。

From: https://hackernoon.com/making-a-spooky-quantum-game-in-15-hours-or-less-ji2a3a1d