Хабрахабр

Entanglion — Hаskell среди настолок


Настольная игра с механикой на квантовых вычислениях.

Настольная игра знакомящая игроков с несколькими фундаментальными понятиями в квантовых вычислениях, включая кубиты, суперпозицию, запутывание, измерение и ошибку. Однажды двое сотрудников IBM Research (Maryam Ashoori и Justin Weisz) задумались над вопросом: «каков лучший способ обучить кого-то основам квантовых вычислений?».
А так как они оба любители настольных игр, то возникла Entanglion. А обсуждения вопросов — «что произойдёт, если мы сыграет вот так…» способствует пониманию основополагающей игровой механики, что приводит к пониманию механики квантовых вычислений. А также, с различными видами аппаратных и программных компонентов, используемых для создания реальных квантовых компьютеров.
Игра является кооперативной (игроки взаимодействуют друг с другом для принятия решений).

Потребовалось пять итераций изменения дизайна для признания игры «достаточно квантовой». Игровую механику и правила авторы тестировали на своих коллегах из IBM Research.


Доктор Чарльз Беннетт, сотрудник IBM и пионер в области квантовой информатики, играет в одну из первых версий Entanglion.

Баланс был признан адекватным, когда коэффициент выигрыша виртуальной команды стал 50-60%. Также игра не должна была быть слишком лёгкой (такие игры тривиальны и скучны) и не должна была быть слишком сложной, чтобы не вызывать разочарование и недовольство.
Поэтому, для калибровки баланса сложности, был написан симулятор с виртуальными игроками (AI), которые играли друг с другом.

Вы и ваш партнёр по игре перемещаетесь по трем галактикам квантовой вселенной в стремлении собрать восемь квантовых компьютерных компонентов и избежать обнаружения планетарными защитными механизмами. Цель игры состоит в том, чтобы восстановить квантовый компьютер, разработанный древней расой.

Entanglion моделирует некоторые аспекты 2-кубитного квантового компьютера.
В частности, два космических корабля представляют два кубита, а планеты отображают состояние этих кубитов:
— классические состояния (0 и 1)
— состояния квантовой суперпозиции (plus и minus)
— состояния запутанности Белла (phi и psi)
— состояния запутанности (omega0 … omega3) достижимые с помощью комбинации вентилей


Основная зона игрового поля.

Управление которыми осуществляется через создание квантовой схемы, используя набор квантовых вентилей (перевод кубитов из одного состояния в другое).
В игре есть вентили Адамара, CNOT, Паули X, многокубитный SWAP и измерения. Перемещаться с планеты на планету нужно при помощи квантовых двигателей.

Это является результатом того факта, что для запутанных состояний состояние системы является более сложным, чем простая комбинация состояний отдельных кубитов. Оба корабля должны двигаться вместе.

Они добавляют веселья и элемент случайности в игру. Также, в игре присутствуют карты квантовых событий. Одна карта событий — особенная, названная в честь исследователя IBM Чарльза Беннетта, одного из основателей квантовой теории информации и ключевого участника открытия эффекта квантовой телепортации. Некоторые карты событий названы в честь людей, внесших значительный вклад в области квантовой физики и квантовой информатики, таких как Вернер Гейзенберг и Эрвин Шрёдингер. Другие карты событий названы в честь квантовых эффектов, таких как квантовое туннелирование, ошибка переворота битов или коллапс волновой функции.

Классическое измерение квантового состояния и шум квантовой системы моделируются через игровой элемент — планетарная защита.

На данный момент, существует расширение — «Entanglion: Космические Пираты», усложняющее базовую версию. Игра допускает создание пользовательских расширений. В нём, помимо прочих добавлений (пираты, ресурсы, квантовые компоненты ...), добавлены ещё два корабля (конкурирующая команда).

Небольшой пример игрового процесса


В данном примере оба корабля начинают из состояния 0.
У синего на руках три карты: X, H и H. У красного на руках карты: CNOT, SWAP и X.


Синий разыгрывает карту H, чтобы перейти к PLUS (создание суперпозиции кубитов).

И тянет из колоды новую карту Н как замену использованной.

Красный играет CNOT, чтобы направить оба корабля в PHI PLUS (переход в состояние Белла — запутанность). Поскольку уровень обнаружения равен 1 (самый простой уровень игры, задаётся вначале), Красному нужно выбросить 2 или выше. После прибытия на планету PHI PLUS, Красный должен бросить кубик, чтобы избежать орбитальной защиты. Красный бросает кубик и получает 3, достаточно, чтобы избежать обнаружения.

Бросает кубик, получает 6, намного выше уровня обнаружения и успешно извлекает компонент.
Синий решает добыть «Квантовые Врата» (компонент квантового компьютера), присутствующие на PHI PLUS.

Это равно уровню обнаружения, корабли обнаружены, поэтому они должны отступить!
Красный решает, что следующим пунктом назначения является OMEGA TWO, и играет Н, чтобы провести туда оба корабля.
Бросает кубик, и выбрасывает 1. Красный тянет карту квантового события — Гейзенберг, которая может быть использована на следующем ходу. Поскольку, они были обнаружены, уровень обнаружения увеличивается на 1 и запускается квантовое событие.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть