在量子视频游戏的怪异,荒野和奇妙的世界中


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IBM研究部

1950年,一个名叫约翰·本内特(John Bennett)的人创造了可能是历史上第一台游戏计算机。它可以玩一个叫做Nim的游戏,这是一个被人们遗忘已久的客厅游戏,在该游戏中,玩家轮流从几堆中移除比赛。输掉的玩家是删除最后一场比赛的玩家。对于他的计算机版本,Bennett创造了一台宽12英尺,高5英尺,深9英尺的巨大机器。这个空间的大部分被点燃的真空管占据,该真空管描绘了虚拟的火柴。

Bennett的目的并不是为了创造一个游戏机。今天有人可以建造游戏PC的原因。正如作家特里斯坦·多诺万(Tristan Donovan)在其2010年最出色的视频游戏历史重播中所观察到的那样:“尽管暗示Ferranti创造了一款玩游戏的计算机,但贝内特的目标不是娱乐,而是炫耀计算机的能力。”

量子计算视频游戏机在计算机博物馆
NIM电子游戏,1951年 Chuck SMITH

跃升近70年,一位名叫James Robin Wootton博士的物理学家和计算机科学家正在使用游戏来演示另一台同样大小的新型实验计算机的功能。这个问题中的计算机量子计算机 ,它是1980年代以来科学家的梦想,现在终于成为科学现实。

量子计算机将信息编码为具有令人难以置信的丰富结构的精细关联。这允许存储和操纵可能令人难以置信的信息密度。与经典计算机编码为一系列的一和零不同,量子计算机中的位(称为qubit)可以是一个,零或同时为两个。这些量子位由亚原子粒子组成,它们符合量子规则而不是经典力学。他们按照自己的规则演奏-有点像汤姆·克鲁斯(Tom Cruise)的《 壮志凌云》中的角色特立独行,如果他花更少的时间在塔上嗡嗡作响,而花更多的时间展示“叠加”和“纠缠”等属性。

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IBM研究部

11月下旬的一个雨天,我在位于苏黎世的IBM研究实验室遇到了Wootton。片刻之前,我挤进了一个小房间,和一群其他兴奋的围观者挤在一起,我们站在绳子后面,凝视着IBM的量子计算机之一,就像等待被允许进入一家独家夜总会的人们一样。我想起了人们在约翰·贝内特(John Bennett)时代谈论计算机的技术圣职的方式:然后,巨大的大型机被隔离在迷宫式的暗室中,而高素质的人们往往穿着白色的实验室外套。缺乏必要的学院培训,我们量子计算机的访问者只能从远处晒太阳,并以虔诚的沉默倾听其冷却系统发出的奇怪的“ vee-oing vee-oe vee-oing”声音。

建立游戏,促进量子

沃顿对量子游戏的兴趣正是来自这种情况。 2016年,他参加了同一瑞士滑雪胜地的量子计算活动,在1925年, 欧文·薛定r(ErwinSchrödinger)与女友度假时制定了他著名的薛定ding波动方程。如果量子计算的地面为零,那就是它。沃顿(Wotton)是由瑞士政府赞助的财团的成员,该财团从事(并帮助传播有关)量子计算。

他告诉《数字趋势》:“那时量子计算似乎还很遥远。” “公司和大学正在研究它,但这是研究的主题,而不是街上的任何人都可以尝试的东西。我们正在谈论如何解决这个问题。”

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自1990年代初以来,Wootton一直是游戏玩家。他说:“我在摔角杂志的比赛中赢得了游戏男孩奖。” “这是一场Slush Puppy比赛,您必须提出一种新口味。我的Slush Puppy口味被称为Rollin'Redcurrant。我不确定您是否必须使用形容词。也许那就是让我与众不同的地方。”

尽管可能不是一条直线路,但伍顿知道对游戏的兴趣如何使人们对技术的其他方面产生兴趣。他建议使用量子计算制作游戏可能是提高公众对该技术的认识的好方法。他申请了支持,并在第二年给了我“惊奇”的机会,可以去开发有关量子计算的教育性计算机游戏。他说:“当时,有人警告我这对我的职业不利。” “ [他们告诉我]我应该写论文并获得赠款;不做游戏。”

但是这个想法太诱人了,无法通过。

量子游戏目录

同年,IBM推出了其在线平台Quantum Experience ,该平台使公众(至少那些具有线性代数背景的人)可以通过云访问IBM的原型量子处理器。与能够在IBM设备上运行作业的量子SDK Project Q结合使用时,它可以同时处理Wootton项目的硬件和软件组件。他现在需要的是一个游戏。 Wootton首次为公众创建量子游戏的尝试是游戏Rock-Paper-Scissors的一个版本,在著名的Schrödinger的猫思想实验之后被命名为Cat-Box-Scissors 。伍顿(Wootton) 后来以“ [不是很好]……无非是一个带有故事的随机数发生器”。

但是其他人紧随其后。有战舰 ,他在用量子计算机制作的第一款多人游戏中表现出色。有量子纸牌 。有一个基于文本的地牢爬虫,该模型以1973年的“ 狩猎 吸血鬼”为原型 ,称为“ 猎杀Quantpus” 。然后,标题杂乱无章但意义重大的战舰带有部分NOT门 ,Wootton认为这是第一个真正的量子计算机游戏,而不仅仅是实验。等等。作为游戏,这些并不能使Red Dead Redemption 2看起来像昨天的新闻。在美学和游戏玩法上,它们更像Atari 2600或Commodore 64游戏。尽管如此,这仍然是您对新计算体系结构的初期阶段的期望。

你好量子

如果您想自己尝试一款量子游戏,那么最好从适用于iOS和Android的Hello Quantum开始。它重新构想了量子计算的原理,将其作为益智游戏,玩家必须翻转量子位。它不会在一夜之间让您成为量子专家,但是它将有助于使该过程变得神秘。 (在每个级别上,玩家都可以点击“了解更多”按钮以获取有关量子基础知识的易消化教程。)

从量子游戏果酱到AAA游戏

不过,量子游戏不仅涉及教育领域。正如约翰·本内特(John Bennett)想象的那样,《 尼姆(Nim)》将是一种展示计算机功能的游戏,只是无意间启动了一个年产值1300亿美元的产业,因此量子游戏正在超越教授量子计算的课程。 Wootton越来越感到兴奋,因为他认为现实世界将其用于量子计算。其中最有前途的方法之一是利用量子计算的随机数生成功能在计算机游戏中创建随机地形。在苏黎世,他向我展示了让人想起Minecraft的三维虚拟景观。但是,虽然Minecraft的大部分世界都是用户生成的,但在这种情况下,块状,低分辨率的世界是使用量子计算机生成的。

Wootton说:“量子力学以其随机性而闻名,因此最简单的可能性就是将量子计算用作[随机数生成器]。” “我有一款游戏,我只使用一个量子位:您可以获得的最小的量子计算机。您所能做的就是应用更改将零或一作为输出的可能性的操作。我用它来确定游戏地图中任意点的地形高度。”

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这些年来,许多使用经典计算机制作的游戏已经包含了程序生成的元素。但是,随着对这些元素的要求(从随机生成的敌人到整个地图)的复杂性增加,量子可能会有所帮助。

他继续说道:“游戏业非常依赖事物的运行速度。” “如果需要花多长时间来确定是否可以真正在游戏中使用它,大约有10倍的差异。”他认为,今天对于游戏行业的人们来说,参与其中可以为他们提供帮助的一个很好的起点塑造量子计算的未来发展。他解释说:“这将取决于人们的需求。” “如果人们找到了一个有趣的用例,并且每个人都想在游戏中使用量子计算,而您必须每帧提交一次作业,那么这将有助于决定该技术的制造方式。”

现在,他认为他可能真正开始使用量子计算机开发第一个商业游戏。他继续说道:“我们一直在进行这些原理证明项目,但现在我想与实际的游戏工作室合作解决他们遇到的实际问题。” “这意味着找出他们想要的以及如何[指导]技术。”

可以肯定的是,Wootton不再独自开发他的量子游戏。在过去的几年中,世界各地出现了许多“量子游戏难题”。伍顿说:“大多数人所做的只是从小做起。” “他们通常会使用现有游戏,并使用一个或两个量子位来帮助您实现游戏机制的量子扭曲。”遵循这一口头禅,发烧友们使用量子计算来制作现有游戏的混合版本,包括Qubit博士(Mario博士的量子版本), Quantum Cat-sweeperMinesweeper的量子版本)和Quantum Pong (err, Pong的量子版本)。

未来的纠缠

量子游戏的世界已经超越了1950年的Nim 。现在我们只需要等待,看看接下来会发生什么。 Nim之后的几十年给了我们MIT 1960年代传奇的太空大战,1970年代和80年代的街机热潮,世嘉与任天堂的游戏机大战,1990年代索尼PlayStation的到来,等等。在此过程中,传统计算机以前所未有的方式成为我们生活的一部分。由于整个地球的目录创始人Stewart Brand的预测早在1972年滚石在他的经典文章上的Spacewar :“准备好,计算机未来的人。”

目前,量子游戏的未来正处于十字路口。它是仅由少数游戏物理学爱好者占领的晦涩领域,还是将塑造未来行业的强大工具?它会教我们所有人欣赏量子物理学的精妙之处吗?还是我们当中许多人甚至不会意识到的工具正在被使用,但仍会给我们一些兴奋剂游戏?

就像薛定ding的猫一样,现在它既是猫又是猫。多么叠加。

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