Можно ли играть на квантовом компьютере
Обновлено: 28.06.2024
Лучшая, чем когда-либо, графика, неигровые персонажи, которые двигаются сверхреалистично, и по-настоящему случайная генерация уровней — вот что означает квант для игр.
В первую неделю сентября три комнаты в совместной лаборатории IBM и Университета Витса в Йоханнесбурге расширились вдвое, что было невозможно всего несколько лет назад. По сути, сайт представлял собой квантовую аркаду — пространство, полное игр, которые включают квантовые вычисления либо в свой дизайн, либо в цикл управления.
Исследователи, собравшиеся на Всемирный экономический форум, использовали там игры, многие из которых были разработаны исследователем IBM Джеймсом Вуттоном, чтобы познакомить разработчиков и студентов с основами аппаратного обеспечения квантовых вычислений.
Квантовые вычисления все еще находятся на стадии становления, но их способность обрабатывать данные в геометрической прогрессии быстрее, чем у традиционных компьютеров, может вызвать сейсмические сдвиги во всем: от фармацевтических исследований (Biogen исследовал квантовое моделирование молекул) до финансов (оба Citi и Goldman Sachs инвестировать в квант). Естественно, геймеры хотят знать, изменит ли эта огромная вычислительная мощь игры.
Сейчас Вуттон считает взаимосвязь между квантовыми технологиями и играми.
«Что квантовые компьютеры могут сделать для игр?» — важный вопрос для игровой индустрии, но также и то, что игры могут сделать для квантовых компьютеров?» сказал он.
С этой целью многие квантовые игры являются мета-играми; они о квантовом. Например, Qubit the Barbarian — личный фаворит Джеймса и часть игровых автоматов Всемирного экономического форума — по сути, представляет собой лабиринтную игру-головоломку, которая также блестяще иллюстрирует основополагающую концепцию квантовых вычислений: в отличие от традиционных компьютеры, где информация бинарна (единица или ноль), квантовые компьютеры оперируют кубитами (которые могут одновременно существовать в разных состояниях — единице, нуле или обоих). Эта так называемая суперпозиция лежит в основе способности квантовых компьютеров выполнять задачи гораздо быстрее, чем классические компьютеры.
Доктор Джеймс Вуттон из IBM Research
БУДУЩЕЕ (И НАСТОЯЩЕЕ) КВАНТОВЫХ ИГР
Совершение случайных действий
По словам Вуттона, невероятная вычислительная мощность Quantum будет влиять на игры несколькими ключевыми способами. Его способность учитывать большие числа должна помочь улучшить так называемую процедурную генерацию — метод, с помощью которого игры заполняют случайными элементами, такими как персонажи и макеты уровней. Если вы разработчик игр, работающий сегодня, «вам мешает тот факт, что на данный момент у вас нет хороших и быстрых алгоритмов анализа, с которыми могли бы помочь квантовые компьютеры», — сказал Вуттон. «Я думаю, что это будет первое использование кванта в играх».
На самом деле это уже происходит. Сам Вуттон разработал доказательство принципа, в котором он построил случайно сгенерированный игровой ландшафт с помощью квантового компьютера.
Этот момент стоит подчеркнуть: квантовые вычисления открывают двери для генерации случайных чисел, которые действительно случайны, что может означать действительно непредсказуемые игровые карты и встречи персонажей, в отличие от современных игр, которые демонстрируют кажущиеся случайными элементы, но на самом деле следуют шаблонам. . Подумайте о том, как часто эти охранники Skyrim упоминали стрелу в колене.
Это представляет собой проблему, которую квантовая технология также потенциально может решить: в игры, которые буквально невозможно решить, не так уж весело играть. Мышцы оптимизации Quantum будут определять, можно ли на самом деле преодолеть некоторые участки случайно сгенерированных проблем — будь то физические препятствия, рои антагонистов или головоломки. И если да, то как лучше поступить? Проще говоря, квант помогает нам узнать, как лучше всего добраться от начала до конца. (Как и другие специалисты в квантовой области, Вуттон использовал потенциал квантовых вычислений для быстрого решения так называемой проблемы коммивояжера при обсуждении оптимизации.)
Квантовый скачок в области искусственного интеллекта и графики
Оптимизация также связана с другой потенциальной точкой воздействия квантовой технологии: ее обещанием создать более совершенный искусственный интеллект. ИИ — это то, что управляет поведением игровых персонажей, не контролируемых игроком, а это означает, что квантовый ИИ должен отображать персонажей гораздо более реалистично, точно и детально, чем то, с чем сегодня сталкиваются геймеры.
«Искусственный интеллект в игре тоже пытается играть в игру, как, скажем, ваш противник в Mario Kart, – сказал Вуттон.«Поэтому они попытаются разработать оптимальную стратегию, чтобы сделать это, и подобные проблемы оптимизации являются примерами того, что можно ускорить».
Не ожидайте, что персонажи будут обладать каким-то сверхъестественным разумом, но они, вероятно, должны вести себя более разумно и с большей сложностью.
"Это не наделяет искусственный интеллект какой-то волшебной квантовой мыслью", – сказал Вуттон. «В данном случае речь идет скорее о предоставлении ИИ лучших ресурсов для решения того, что делать».
Одним из самых интересных направлений, хотя и более отдаленным, является графика. Чтобы отображать графику, компьютеры должны выполнять поиск в базе данных. Квантовые вычисления обещают экспоненциально ускорить и оптимизировать эти поиски.
Выступая ранее в этом году на джеме квантовых игр в Хельсинки, Вуттон использовал удобную метафору нелинейного поиска в квантовой механике. Классический компьютерный поиск подобен поиску в телефонной книге по фамилии, как это делают (или когда-то делали); Квантовый поиск похож на поиск в том же каталоге по номеру телефона, эффективно и быстро.
Хотя Вуттон не особенно сосредоточен на квантовой графике, он отлично справляется с квантовыми вычислениями и визуальными эффектами.
"Я разработал метод, который берет пиксельное изображение, затем переводит его в квантовое состояние, а также наоборот: берет квантовое состояние и помещает его в пиксельное изображение", — сказал он.
Промежуточное состояние между переходами становится полигоном для отработки манипуляций.
"Это может быть странный эффект или какая-то анимация", даже научно точная анимация телепортации, если запустить ее через схему квантовой телепортации, – сказал Вуттон.
"Я также могу использовать его для создания ландшафта, который затем можно визуализировать в движке 3D-графики и исследовать".
IBM Q на выставке Всемирного экономического форума
ИГРОВАЯ ИНДУСТРИЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Как и сами квантовые вычисления, квантовые игры все еще развиваются. Но исследователи и разработчики уже работают над тем, чтобы соединить теорию и реальность. Вот еще несколько нарядов, формирующих будущее видеоигр.
Майкрософт
MICROSOFT
ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ
Следующий этап квантовых компьютерных игр, скорее всего, будет частично написан Microsoft, одной из немногих организаций, широко представленных в обеих областях. Технический центр помогает стимулировать разработку квантовых вычислений (вы можете помочь, попрактиковавшись в некоторых упражнениях по программированию, связанных с контролем качества, и внося свой вклад в разработку пакета Quantum Development Kit с открытым исходным кодом) и, конечно же, включает Xbox в свою конфедерацию брендов.
Один из лидеров QC компании подчеркнул вышеупомянутую способность технологии действительно рандомизировать. Джефф Хеншоу, менеджер групповых программ Microsoft Quantum Computing, сказал Gizmodo: «В мире, где действительно случайное поведение может определяться квантовыми процессами, мы можем создавать среду и множество врагов, которые кажутся естественными в своем поведении даже в течение бесконечных периодов времени. играть.”
IQIM
КВАНТОВЫЙ МАТ
Одновременность двух вещей одновременно, которая лежит в основе фундаментальных квантовых понятий, таких как суперпозиция, запутанность и измерение, может быть трудно визуализировать. Одна хорошая метафора? Шахматная фигура, которая может занимать два места одновременно. Quantum Chess ассистента Университета Южной Калифорнии Криса Кэнтуэлла — это самая близкая вещь, которую мы когда-либо видели, к квантовой игре «хит». После успешного запуска на Kickstarter игра, которая также является забавной иллюстрацией квантовой механики, доступна для игры через Steam. Кантуэлл много писал о своей игре и ее последствиях. Но вирусное видео, рассказанное Киану Ривзом, в котором покойный Стивен Хокинг и Пол Радд участвуют в эпической битве в квантовых шахматах, снятое после двухлетнего сотрудничества Кантуэлла с Калифорнийским технологическим институтом IQIM, на порядки интереснее.
Бокскат
BOXCAT
ПОЛУЧЕНИЕ ГРАФИКИ
Вуттон назвал этот стартап из Торонто и выпускника Creative Destruction Lab одним из немногих, кто в настоящее время занимается зарождающейся ареной квантовой графики.Boxcat, получивший частичное финансирование от Bloomberg Beta, использует квантово-классический гибрид для ускорения рендеринга изображений. Его прорывное достижение? Компания утверждает, что создала первое в мире изображение, визуализированное на квантовом компьютере, с помощью облачной платформы доступа, которая подключает пользователей к квантовому компьютеру D-Wave Systems.
"Мы создали механизм рендеринга, работающий поверх предоставленной ими платформы, и смогли создать на выходе полностью предварительно обработанное изображение с использованием их квантового оборудования", – соучредитель Boxcat Исталлонн Алвес. писал в прошлом году.
Последних обновлений мало — социальные каналы Boxcat хранят молчание, а компания не ответила на запрос о комментариях, — но за кажущейся почти незаметной одеждой стоит следить.
А в академическом секторе (в котором разработчики видеоигр часто извлекают инновации) исследователь Симона Карайман разработала квантовые алгоритмы для проблемы видимости многоугольника и для глобального освещения. Термин, который разработчики игр используют для описания комбинации отражений и преломлений для создавать реалистичные световые эффекты.
ИБМ
ЧТО ДАЛЬШЕ?
Заглушить шум
Конечно, квантовые игры могут развиваться только со скоростью самих квантовых вычислений, и ученые все еще пытаются устранить некоторые серьезные препятствия, особенно когда речь идет о шуме. Это что-то вроде ситуации «уловка-22». Больше кубитов позволяет выполнять больше и больше вычислений, но больше кубитов также означает больше шума. Деликатные, хрупкие, подверженные ошибкам — это дескрипторы, с которыми обычно приходится сталкиваться, говоря о кубитах. Сам факт запуска процессов или даже измерения этих жизненно важных вычислительных блоков вносит свой вклад в шум, и именно поэтому возникла небольшая индустрия, поддерживаемая венчурным капиталом, чтобы сосредоточиться на том, чтобы утихомирить весь этот шум. (Некоторые считают проблему неразрешимой, но это мнение меньшинства.)
Есть также печально известная проблема контроля температуры. Кубиты на большинстве квантовых компьютеров должны поддерживаться при почти абсолютном нуле градусов (крутые -460 градусов по Фаренгейту), чтобы поддерживать стабильность.
Некоторые предприимчивые разработчики игр превратили ошибку с шумом в функцию, разрабатывая игры, включающие нестабильность в игровой процесс. Вуттон ссылается на свою собственную Quantum Awesomeness, игру-головоломку, в которой из-за квантовой «нечеткости» пары становятся все труднее соединиться по мере прохождения уровней.
«Головоломки из более высоких раундов требуют более глубоких схем, поэтому нарастание шума способствует увеличению сложности», — объяснил Вуттон на GitHub. «Количество раундов, в течение которых игра остается доступной, зависит от уровня шума устройства». Его квантовое вращение на Морском корабле задействует аналогичный элемент, где шум становится еще одной переменной, которую следует учитывать для вашего атакующего флота — это «просто погода, ударяющая по кораблю и бомбам».
Привлечение представителей отрасли
Эти игры являются примерами квантовых вычислений в так называемом игровом цикле, но в ближайшем будущем квантовые вычисления, скорее всего, будут больше использоваться для работы на этапе проектирования (такие вещи, как вышеупомянутая оптимизация). Прямо сейчас эти шаги исходят больше от мира инди-разработчиков, чем от студий AAA. Среди участников гейм-джема в Хельсинки был Яакко Иисало, дизайнер, создавший инди-блокбастер Angry Birds, который, как оказалось, помогает освоить квантовые технологии.
«Сообщество независимых разработчиков проявляет интерес, поэтому мы изначально думаем о том, чтобы укрепить эту связь», — сказал Вуттон, отметив, что крупные игровые компании могут проявить особый интерес к квантовым обещаниям для более сложного ИИ.
Эта воспитательная миссия — отчасти распространение информации, отчасти разработка, отчасти обучение — вскоре привела Джеймса вместе с менеджером по коммуникациям IBM Research Крисом Шаккой из Южной Африки в швейцарский альпийский домик. Там команда будет работать с примерно 200 разработчиками и студентами на игровых джемах и хакатонах для Qiskit, платформы квантовых вычислений.
"У нас есть доступные технологии", – сказал Шакка. «Люди начнут играть с этим, чтобы ознакомиться с ним, как предприятия, так и разработчики. Мы хотим создать это сообщество и познакомить людей с технологией, чтобы они могли воспользоваться ею и разработать что-нибудь интересное».
Изображения с сайтов компаний и социальных сетей. Иллюстрация через Shutterstcok.
Я смотрю на кучу блочных деревьев с низким разрешением на необитаемом острове. Вдалеке из моря торчат десятки зазубренных скал. Всем, кто играл в Minecraft, виртуальный ландшафт кажется знакомым, но этот отличается: он был разработан квантовым компьютером.
Мне это кажется не очень квантовым, но суть не в этом. Вместо этого это доказательство концепции технической фирмы IBM, которая намекает на то, как квантовые компьютеры могут создавать сцены, уровни или даже полноценные видеоигры, которые лучше, чем те, которые мы имеем сегодня.
Основные строительные блоки квантового компьютера называются кубитами. Они хранят информацию и могут использоваться для выполнения вычислений. Тем не менее, в то время как физические свойства обычного компьютерного бита можно точно определить, кубиты обладают элементом случайности.
Реклама
Чтобы построить остров, IBM извлекает эту случайность и преобразует ее в карту высот — по сути, топографическую карту всех высоких и низких точек игрового ландшафта. Таким же образом можно строить деревья и другие элементы, а создание всего острова занимает около минуты.
Джеймс Робин Вуттон (James Robin Wootton), член команды IBM, говорит, что проницательный глаз может заметить эту квантовость даже на неровностях местности. Случайность часто используется в видеоиграх для изменения сцен, но она может оставлять следы, которые легко распознать, если вы знаете, что ищете, говорит Вуттон. Использование квантовых компьютеров может сделать эти случайные элементы более естественными.
Остальная часть игры — от способа рендеринга графики до того, как игроки могут перемещаться — управляется обычным, или классическим, компьютером.
В будущем квантовые компьютеры также можно будет использовать для создания частей игр. Например, если игрокам нужно решить головоломку в игре, она обычно создается вручную. По словам Вуттона, квантовый компьютер может автоматизировать этот процесс, просматривая огромное количество возможных конфигураций головоломок и выбирая те, которые действительно разрешимы.
Он и его коллеги хотели бы в ближайшие пару лет объединиться с коммерческой игровой студией и использовать квантовый компьютер для создания частей игры.
"Хотя генератор квантовых уровней звучит невероятно футуристично и круто, может пройти некоторое время, прежде чем мы увидим его влияние на разработку игр", – говорит Майк Кук из Лондонского университета королевы Марии. Он говорит, что разработчики игр часто предпочитают использовать второстепенные методы, потому что с ними легче работать, чем с более сложными, которые теоретически дают лучшие результаты.
Это не первый случай, когда в видеоигре используется квантовый компьютер. В 2017 году Вуттон и его коллеги создали версию Морских кораблей, работающую на квантовом компьютере.
IBM оплатила проезд и проживание New Scientist для посещения своей исследовательской лаборатории в Цюрихе.
Покупка компьютера обычно связана с долгим и тщательным изучением списков спецификаций. Когда вы пытаетесь сопоставить скорость процессора с оперативной памятью или емкость жесткого диска с размером экрана, вы можете представить себе, для чего вы можете использовать машину и насколько хорошо каждое устройство может удовлетворить эти потребности.
Это проблема, с которой мы сейчас сталкиваемся при работе с квантовыми компьютерами. Новые прототипы устройств анонсируются каждые несколько месяцев. Каждый раз заголовки привлекают внимание к количеству квантовых битов или кубитов, но выяснить, насколько хорошо работают кубиты и для чего они могут быть полезны, не так просто. Часто это означает вернуться назад и долго и внимательно изучать списки спецификаций.
Но это не единственный способ познакомиться с квантовым устройством — мы также можем их опробовать. Мы можем запускать программы, которые расширяют свои возможности до предела и дают нам соответствующие способы понимания их производительности. Тогда у нас будет не просто список чисел; у нас будет опыт.
Чтобы решить, какую программу запустить, давайте вспомним первые дни цифровых вычислений. В 1961 году ученые Массачусетского технологического института (MIT) получили новую модель компьютера: PDP-1. Еще до того, как он был установлен, люди уже пытались понять, как его использовать и что они собираются с ним делать. В частности, трое исследователей — Стив Рассел, Мартин Грец и Уэйн Виитанен — решили, что хотят создать программу, которая могла бы делать три вещи: доводить устройство до предела, вести себя по-разному при каждом запуске и работать в форме игры. .
Игра, которую они сделали, называлась Spacewar!, и это была первая компьютерная игра, которая была больше, чем просто дорогая версия обычной настольной игры. Игроки начали с одного космического корабля, оба находились в опасной близости от своей местной звезды. Их первой задачей было хорошо бороться с гравитацией звезды.Затем, как только они достигли чего-то близкого к стабильной орбите, их задача состояла в том, чтобы выследить и уничтожить своего противника.
Игра не только дала игрокам опыт работы с PDP-1, но и дала им представление об орбитальной механике. Вскоре они узнали, что гравитация — это не та сила, от которой можно легко убежать, но с которой нужно работать. Разработка выигрышной стратегии означала определение того, какую орбиту вы хотите и как ее достичь. Это был первый пример концепции, которую мы видели много раз с тех пор: игры, которые предлагают людям возможность играть и изучать физику, выходящую за рамки их повседневного опыта.
Эти аспекты Spacewar! — именно то, что нам сейчас нужно для квантовых компьютеров. Нам нужны программы, которые служат примерами того, какой может быть программа, и которые позволяют новым пользователям учиться, экспериментируя с кодом. Нам нужны программы, которые будут в полной мере использовать возможности устройства и демонстрировать его сильные и слабые стороны. И нам нужны программы, которые позволяют пользователям непосредственно исследовать непостижимую область физики; узнать, как это работает; и выяснить, как его можно использовать.
Нам нужны программы, которые позволяют пользователям непосредственно исследовать непостижимую область физики; узнать, как это работает; и выяснить, как его можно использовать
Квантовые линкоры
Эта философия частично побудила меня начать создавать игры, работающие на квантовых компьютерах. После нескольких первоначальных экспериментов моя первая настоящая игра называлась Морской бой с частичными воротами НЕ. Как и в более традиционных версиях Battleships, моя игра ведется по сетке, где каждая точка представляет собой место, где может прятаться корабль (рис. 1). Сетка адаптирована к устройству, используемому для игры. В то время, когда я его создавал, это означало единственное доступное для использования устройство: пятикубитный прототип квантового процессора производства IBM. Таким образом, сетка для моей игры «Морские бои» состояла из пяти точек, по одной на каждый кубит. Чтобы заставить мои корабли работать на этом реальном устройстве, все, что мне нужно было сделать, это использовать пакет IBM Qiskit с открытым исходным кодом для написания моей квантовой программы.
Для игры требуется два игрока, каждый из которых должен выбрать три из своих пяти кубитов, чтобы сыграть роль кораблей. Для каждого выбранного корабля-кубита мы будем использовать состояние кубита 0 для представления неповрежденного корабля и 1 для представления разрушенного корабля. Затем другой игрок должен попытаться потопить эти корабли, превратив каждый 0 в 1. С точки зрения стандартных вычислений эта операция известна как вентиль НЕ. Это простейший из логических вентилей, лежащих в основе всех цифровых вычислений. Однако в нашей игре это просто играет роль успешной атаки.
Теперь давайте добавим немного. Известно, что кубиты могут существовать в состояниях, отличных от 0 или 1. Они также могут находиться в одном из бесконечного числа суперпозиций, некоторые из которых ближе к 0, а некоторые к 1. Но если мы на самом деле измерим состояние одного из этих кубитов суперпозиции, мы заставляем его случайным образом выбирать между двумя бинарными вариантами. Вес суперпозиции определяет вероятность каждого исхода.
Поскольку квантовые компьютеры могут получать доступ к состояниям суперпозиции, они могут выполнять частичные версии стандартных логических вентилей. Мы можем, например, заставить их сделать половину НЕ. Применение этого к кубиту в состоянии 0 перемещает его в суперпозицию на полпути между 0 и 1. Если мы будем выполнять эту операцию много раз, каждый раз измеряя кубит для извлечения результата, мы обнаружим, что 0 и 1 получаются с равными вероятность. В результате в игре получается наполовину разрушенный корабль.
Если бы вместо этого мы выполнили два из этих полу-НЕ-ворот перед измерением, произошло бы что-то совсем другое. Первое полу-НЕ возьмет состояние кубита 0 и припаркует его в суперпозиции между 0 и 1. Затем второе возьмет эту суперпозицию и продолжит путешествие. Результатом будет кубит в состоянии 1 и уничтоженный корабль.
Вот как квантовые суперпозиции и однокубитные вращения проявляются в игре: не как философские головоломки или тайные концепции, предназначенные только для посвященных, а как частично поврежденные корабли и не совсем эффективное оружие. Мы взяли экзотические элементы квантового программирования и дали им рутинную работу в игре. Когда их мистицизм улетучивается, становится легче начать думать о том, что вы, возможно, захотите с ними сделать.
Это главная цель линкоров с частичными воротами NOT. Как и Spacewar!, он призван предоставить пример программирования, на который другие могут опираться. Это игра, в которой люди смотрят и заявляют: «Я мог бы сделать это». Потому что ты мог. На самом деле, вы могли бы добиться большего.
Квантовое великолепие
Каждый запуск Battleships с частичными воротами NOT использует только три из пяти кубитов на устройстве. К этим кубитам мы применим только один тип квантовой операции. Понятно, что мы не доводим устройство до предела. Следовательно, чтобы найти лучшего квантового наследника для Spacewar!, нам придется искать в другом месте.
Вся мощь квантового компьютера заключается в его способности исследовать все «пространство состояний» своих кубитов. Для одного кубита это означает возможность достижения состояний 0, 1 и всех возможных суперпозиций. Для двух кубитов доступное пространство становится более сложным. Система имеет четыре основных состояния — 00, 01, 10 и 11 — и с их помощью мы можем создавать больше видов состояний суперпозиции. По мере добавления большего количества кубитов система становится все более сложной. Для n кубитов есть 2 n базовых состояний, которые мы можем поместить в суперпозицию: экспоненциальный рост числа возможностей.
Подавляющее большинство возможных состояний многих кубитов будут демонстрировать некоторую степень запутанности — один из характерных аспектов квантовой механики. Запутанность позволяет хранить информацию нелокально в кубитах, что приводит к эффектам, которые Альберт Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии». Создавать запутанность и управлять ею контролируемым образом, как известно, сложно, и за последние несколько десятилетий создание и изучение определенных запутанных состояний для нескольких кубитов было достаточно легко, чтобы получить докторскую степень. Но построить квантовый компьютер еще сложнее. Нам нужно создать устройство, способное надежно создавать любое желаемое запутанное состояние для сколь угодно большого числа кубитов.
Один из способов проверить, соответствует ли устройство требованиям, — создать и запустить случайные квантовые программы. Случайная квантовая программа делает именно то, что написано на банке: она берет все операции, которые может выполнять ваш квантовый компьютер, и случайным образом добавляет их в программу. Обычно это выполняется на группе кубитов, которые все начинают с состояния 0: нет суперпозиций и нет запутанности. По мере его выполнения создаются суперпозиции, и начинает нарастать запутанность. Если вы будете запускать его достаточно долго, вы получите совершенно случайный пример одного из бесконечных возможных состояний ваших кубитов, каким бы сложным или запутанным оно ни было. Затем вам просто нужно измерить свои кубиты, сделать некоторую статистику и доказать, что вы получили то состояние, которое ожидали, учитывая программу, которую вы запустили. Это часть теста, который надеется провести Google, который послужит доказательством того, что квантовые компьютеры могут делать то, что было бы практически невозможно для обычных компьютеров.
Давайте превратим это в игру. Предположим, у нас есть противник, который создает небольшую случайную квантовую программу, в которой случайно выбранные пары кубитов запутываются случайным образом. Затем программа запускается, и мы анализируем результаты. Наша цель состоит в том, чтобы понять, что сделал наш противник, и добавить в программу дополнительные строки, которые отменят это. По своей базовой концепции эта игра чем-то напоминает Тетрис. Вы, игрок, должны сражаться с силами хаоса. Вы берете любую случайность, которую игра бросает вам, и пытаетесь отменить ее эффекты, насколько это возможно. Если вы хороши, вы сможете поддерживать порядок в течение длительного времени. Если вы неумелые, вы по сути сами станете дополнительным источником рандома, и игра быстро станет неиграбельной.
Некомпетентность игроков в этой игре и случайные квантовые программы, создаваемые противником, потребовали бы, чтобы квантовый компьютер почти постоянно создавал и манипулировал сложными запутанными состояниями. Это станет настоящим испытанием для устройства и даже может быть использовано в рамках экспериментов, доказывающих мощь квантовых вычислений. Мы дадим игре название, отражающее это: Quantum Awesomeness.
В ближайшем будущем наш опыт игры в Quantum Awesomeness будет зависеть от другого, гораздо менее приятного эффекта. Кубиты неизбежно взаимодействуют со своим окружением, и выполняемые нами операции никогда не бывают совершенными. Поскольку эти ошибки накапливаются в течение длительных квантовых программ, результаты, которые мы получаем от устройства, будут сильно отличаться от результатов, которые мы хотим и ожидаем. В конце концов, вывод каждого кубита будет просто подбрасыванием монеты, не связанным с каким-либо другим кубитом или запущенной программой. Любые сложные состояния суперпозиции уже давно устранены.
Однако у этой проблемы есть и положительная сторона: игра в Quantum Awesomeness может дать нам представление о том, насколько шумно устройство. Как только мы увидим, сколько раундов можно сыграть, прежде чем игра станет упражнением в разочаровании (подумайте об игре в Tetris с неисправными элементами управления, которые заедают или плохо себя ведут все больше и больше с каждой игрой, и мерцающий экран чтобы усугубить проблему), мы получим представление о том, насколько длинными могут стать наши квантовые программы, при этом по-прежнему обеспечивая хорошие результаты.
Quantum Awesomeness также дает нам еще один способ сравнить различные устройства.В квантовых компьютерах запутанность создается с помощью операций, которые взаимодействуют с парами кубитов. Но не со всеми парами кубитов можно взаимодействовать напрямую. Каждое устройство будет иметь граф подключения, в котором перечислены все пары, для которых может быть выполнена конкретная операция с двумя кубитами. Чем лучше подключено устройство, тем более гибким и адаптируемым оно будет при создании квантовых программ и тем быстрее оно сможет создавать сложные состояния суперпозиции.
В рамках Quantum Awesomeness граф связности становится доской, на которой ведется игра. Чем лучше подключено устройство, тем больше ходов есть в распоряжении как соперника, так и игрока. Те самые свойства, которые делают квантовый процессор более полезным, также сделают его версию Quantum Awesomeness более увлекательной для игры.
На рис. 2 показана плата Quantum Awesomeness для общедоступного 16-кубитного устройства IBM, имеющая ступенчатую диаграмму связности. На каждом изображении цветные кружки обозначают кубиты. Цифры внутри кругов показывают степень запутанности каждого кубита, которая рассчитывается по результатам измерений. Противник запутывает случайно выбранные пары кубитов. Используя тот факт, что числа для двух кубитов в каждой паре должны быть равными, задача игрока состоит в том, чтобы выяснить, какие пары были запутаны.
В гипотетическом идеальном квантовом компьютере без шума эта задача несложная. Это можно увидеть в головоломке на рисунке 2a (две верхние строки), которая была получена путем безошибочного моделирования 16-кубитного устройства. Два кубита в каждой паре имеют абсолютно одинаковые номера, что упрощает их выбор. Решением здесь являются пары A, C, E, G, P, R, T и V.
Все становится сложнее, когда мы запускаем игру на реальном устройстве. Результаты одного прогона показаны на рисунке 2b (две нижние строки). Наличие шума означает, что наша мера запутанности не совсем точна, поэтому числа для двух кубитов в каждой паре могут различаться. Это может вызвать двусмысленность, для устранения которой потребуется немного больше усилий. Например, должен ли 63 справа внизу быть в паре с соседними 59? Или с 58? Хотя 59 ближе по значению к 63, когда мы смотрим на соседей этих чисел, мы видим, что на самом деле верна пара V. Решением здесь являются пары C, G, H, I, L, M, R и V.
Первые квантовые хакеры
Разработка Spacewar! подстегнула развитие зарождающейся хакерской культуры (в первоначальном положительном смысле этого слова). Код игры свободно распространялся, а это означало, что другие могли учиться на нем и адаптировать его. Были добавлены новые функции, созданы варианты, и он был (и до сих пор) перенесен на множество различных систем.
Зарождающаяся область квантового программирования уже начала двигаться в том же плодотворном направлении. Если вы хотите запрограммировать работу для настоящего квантового устройства, вы можете использовать Qiskit от IBM, Rigetti’s Forest или ProjectQ от ETH Zurich. Все проекты с открытым исходным кодом поощряют участие. То же самое верно и для программного обеспечения, которое они запускают. Будь то игры или научные исследования, которые привели к опубликованным статьям, большая часть исходного кода находится в сети и хорошо задокументирована, поэтому новички могут учиться у него или адаптировать и использовать самостоятельно.
Еще несколько лет назад экспериментальными квантовыми вычислениями можно было заниматься, только работая в одной из подходящих лабораторий. Даже теоретики, работающие в той же области, имели к ней мало доступа. Теперь, благодаря устройствам, размещенным в сети IBM и Rigetti, использование настоящего квантового оборудования стало доступным для всех. Вы можете проводить эксперименты, сидя в пижаме. Вы можете опробовать новую идею без необходимости писать заявку на грант или пытаться убедить венчурных капиталистов, что это принесет им кучу денег.
Остальная часть игры — от способа рендеринга графики до того, как игроки могут перемещаться — управляется обычным, или классическим, компьютером. В будущем квантовые компьютеры также можно будет использовать для создания частей игр. Например, если игрокам нужно решить головоломку в игре, она обычно создается вручную.
Можно ли играть в видеоигры на квантовом компьютере?
Вуттон имеет честь быть первым человеком, который когда-либо создавал игру на настоящем квантовом компьютере, и до сих пор боролся с квантовыми схемами, чтобы воссоздать базовые игры, такие как Морской бой и Qiskit Blocks, воксельная игра в стиле Minecraft, предназначенная для обучения дети знакомятся с основами квантовых вычислений.
Что такое квантовые игры?
Квантовая теория игр — это расширение классической теории игр на квантовую область. Она отличается от классической теории игр тремя основными способами: наложением начальных состояний, квантовой запутанностью начальных состояний, наложением стратегий, которые будут использоваться на начальных состояниях.
Что можно сделать с квантовым компьютером?
Квантовые компьютеры можно использовать для сбора больших наборов производственных данных об операционных сбоях и преобразования их в комбинаторные задачи, которые в сочетании с квантовым алгоритмом могут определить, какая часть сложного производственного процесса способствовала возникновению отказов продукта.
Может ли квантовый компьютер играть в шахматы?
При самых оптимистичных ожиданиях квантовый компьютер может решать шахматы ценой ресурсов всей планеты. На самом деле этого не произойдет.
Джо Роган — «Что такое квантовые вычисления?» – объясняет Шон Кэрролл
Найдено 42 похожих вопроса
Могут ли квантовые компьютеры играть в шахматы?
Квантовые компьютеры — это не шахматные движки.
Могут ли компьютеры решать шахматы?
10 февраля 1996 года Deep Blue обыграли Гарри Каспарова в первой партии из шести партий — впервые компьютер обыграл человека в официальной шахматной партии. . Два десятилетия спустя компьютеры теперь регулярно побеждают людей в шахматы, пишет Клинт Финли для Wired. Великий шахматный поединок человека против компьютера завершен.
Есть ли у Google квантовый компьютер?
Теперь, однако, квантовый компьютер Google добился того, что можно было бы найти в реальных приложениях: он успешно смоделировал простую химическую реакцию. . «Это показывает, что на самом деле это устройство является полностью программируемым цифровым квантовым компьютером, который можно использовать практически для любой задачи, которую вы можете решить», — говорит он.
Насколько дорог квантовый компьютер?
Глава SpinQ. Стартап SpinQ из Шэньчжэня, Китай, представил квантовый компьютер, который может поместиться на столе и стоит менее 5000 долларов США, как сообщает журнал Discover.
Существует ли квантовый компьютер?
Большинство квантовых компьютеров в настоящее время работают с менее чем 100 кубитами, и такие технологические гиганты, как IBM и Google, стремятся увеличить это число, чтобы как можно раньше создать полноценный квантовый компьютер.
Возможны ли квантовые игры?
Использование квантовых компьютеров может сделать эти случайные элементы более естественными. Остальная часть игры — от того, как визуализируется графика, до того, как игроки могут перемещаться — контролируется обычным, или классическим, компьютером. В будущем квантовые компьютеры также можно будет использовать для создания частей игр.
Могу ли я купить квантовый компьютер?
Это реальность. Google уже заявил о квантовом превосходстве в 2019 году — их квантовый компьютер решил задачу за 200 секунд, для чего классическому компьютеру потребовалось бы 10 000 лет. . Так что, даже если они существуют, если у вас нет нескольких миллионов долларов, которые вам не нужны, сегодня вы не сможете купить квантовый компьютер.
Является ли квантовый компьютер суперкомпьютером?
Квантовый компьютер на основе света превосходит самые быстрые классические суперкомпьютеры. Впервые квантовый компьютер, созданный из фотонов — частиц света, превзошел даже самые быстрые классические суперкомпьютеры. . В более широком смысле способность управлять фотонами как кубитами является необходимым условием для любого крупномасштабного квантового интернета.
Можно ли сделать квантовый компьютер в Minecraft?
Квантовый компьютер — это служебный блок, добавленный qCraft. Его можно создать, используя 1 квантовую пыль, 1 стекло и 7 железных слитков. Этот блок должен быть объединен с 4 зависимыми от наблюдателя блоками, увенчанными обсидианом (настолько, насколько вы хотите) и увенчанным стеклом.
Для чего подходят квантовые компьютеры?
Квантовые компьютеры отлично подходят для решения задач оптимизации, от определения наилучшего способа планирования рейсов в аэропорту до определения оптимальных маршрутов доставки для грузовика FedEx. Компания Google объявила, что у нее есть квантовый компьютер, который в 100 миллионов раз быстрее любого классического компьютера в ее лаборатории.
Может ли квантовый компьютер заменить обычный компьютер?
Короткий ответ — нет. Классические компьютеры обладают уникальными качествами, которых будет трудно достичь квантовым компьютерам. Например, способность хранить данные уникальна для классических компьютеров, поскольку память квантовых компьютеров длится не более нескольких сотен микросекунд.
Могу ли я сделать свой собственный квантовый компьютер?
Вы действительно можете построить квантовую систему, используя имеющиеся в продаже компоненты, и даже управлять своим устройством и программировать его с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом, такого как Qiskit.
Кому принадлежит квантовый компьютер?
IBM – одна из крупнейших компаний, занимающихся квантовыми вычислениями, и это отличный способ связаться с профессионалами в области исследований, теории и компьютерных наук, которые являются тремя основными областями деятельности компании.
Сколько стоит один кубит?
По большинству оценок, один кубит стоит около 10 000 долл. США, и для его поддержки требуется множество электроники микроволнового контроллера, коаксиальные кабели и другие материалы, для работы которых требуются большие контролируемые помещения. Только аппаратное обеспечение полезного квантового компьютера стоит десятки миллиардов долларов.
Создал ли Google квантовый компьютер?
Для разработки этой технологии компания Google открыла новый кампус Quantum AI в Санта-Барбаре, в котором есть центр квантовых данных, лаборатории по исследованию аппаратного обеспечения и мощности по производству микросхем для квантовых процессоров. Как сообщает The Wall Street Journal, в течение следующего десятилетия компания потратит миллиарды долларов на разработку этой технологии.
Возможен ли квантовый компьютер?
Квантовый компьютер, достаточно большой и надежный, чтобы превзойти классические компьютеры в практических приложениях, таких как взлом криптографических кодов и моделирование химических процессов, вероятно, еще далеко.
Как называется квантовый компьютер Google?
Квантовый вычислительный чип Google, получивший название Sycamore, достиг своих результатов, используя ровно 53 кубита.
Сможет ли Карлсен победить компьютер?
Компьютер был на подъеме, и Магнус Карлсен был совершенно прав, современный компьютер (на полной мощности) должен был бы его полностью разбить. Наручные часы в 2020 году часто обладают большей вычислительной мощностью, чем Deep Blue, когда они побеждали Каспарова.
Как называются 16 фигур в шахматах?
Шахматные фигуры — это то, что вы перемещаете по шахматной доске, играя в шахматы. Есть шесть различных типов шахматных фигур. Каждая сторона начинает с 16 фигур: восемь пешек, два слона, два коня, две ладьи, один ферзь и один король.
Всегда ли белые выигрывают в шахматах на компьютере?
В шахматах среди игроков и теоретиков существует общее мнение, что игрок, который делает первый ход (белые), имеет неотъемлемое преимущество. С 1851 года собранная статистика подтверждает эту точку зрения; Белые неизменно выигрывают немного чаще, чем черные, обычно набирая от 52 до 56 процентов очков.
Вы только что загрузили игру на ультрасовременном квантовом компьютере. Вы запускаете 19 сверхпроводящих квантовых битов на процессоре, температура которого близка к абсолютному нулю. Предвидя его чистую мощь, вы нажимаете старт и.
Ну, вы не получите многого. Может быть, смайлик, который подмигивает и не подмигивает одновременно.
Квантовые компьютеры — это зарождающиеся компьютерные процессоры, которые обещают решить проблемы, которые сложны или невозможны для современных компьютеров. Они используют математику крошечных частиц, а не компьютерную логику, чтобы управлять своими расчетами бинарной системы. И пока программисты создают базовые квантовые игры, которые иногда сводятся к подбрасыванию монет, исследователи надеются, что однажды они смогут представить странное новое внутриигровое оружие, улучшить процедурно генерируемые уровни и создать гораздо более реалистичный искусственный интеллект в игре.< /p>
Недавно компании начали выпускать настоящие элементарные квантовые машины с 20 или около того кубитами, к которым у программистов есть доступ. Эти подверженные ошибкам устройства, созданные такими компаниями, как IBM и стартап Rigetti, только вступают в новую эру, в которой они, наконец, смогут делать что-то полезное, помимо сложных физических экспериментов. Даже в наши дни некоторые физики и программисты надеются привлечь внимание к этим машинам так же, как программисты сначала привлекли внимание людей к классическим компьютерам: создавая простые игры.
"Первой игрой для обычного компьютера была Spacewar!. Она была создана для демонстрации того, на что способен компьютер", – Джеймс Вуттон, исследователь квантовых вычислений из Базельского университета в Швейцария, сообщил Gizmodo. «Я думаю, нам нужна квантовая Космическая война!»
Сам Вуттон является самопровозглашенным «фанатом Nintendo» (но не «геймером», как он говорит), который написал собственную недавнюю историю квантовых игр . Как и большинство людей, работающих в области квантовых вычислений, он начал со степени в области физики и изучал квантовую механику, область, которая управляет запутанным, противоречащим здравому смыслу поведением субатомных частиц. Его работа по квантовым вычислениям применяет это поведение как новый способ абстрагирования проблем от их самых основных частей и, возможно, решения проблем, с которыми не могут справиться обычные компьютеры.
Итак, чего не может обычный компьютер? Ученые-компьютерщики все еще выясняют это. Компьютеры — это всего лишь системы, которые упрощают проблемы как бесконечные списки взаимодействующих битов — физические системы, равные либо нулю, либо единице, принимающие свои значения на основе правил логики. Но текущие исследования показывают, что некоторые задачи нелегко упростить до логических операций — например, у классических компьютеров возникают проблемы с разложением на множители очень больших чисел. У них также есть проблемы с моделированием коллективного, вероятностного поведения субатомных частиц. Просто это заняло бы слишком много битов или слишком много времени.
Квантовый компьютер решит эти проблемы с помощью кубитов — квантовых битов — вместо битов. Кубиты возвращают те же 0 или 1, что и биты, но во время вычислений принимают состояния между 0 и 1. Итак, квантовый алгоритм начинается с установки каждого кубита в 0, 1 или где-то посередине. Алгоритм запускается, затем машина измеряет и выдает результаты.Непосредственно перед измерением допускается одна или несколько комбинаций кубитов, а другие — нет, на основе квантово-механического эффекта, называемого «интерференцией». Во время измерения машина выдаст одну из возможных двоичных строк. Таким образом, результатом многократного повторения одного и того же квантового алгоритма на квантовом компьютере с пятью кубитами будет множество строк из пяти цифр (например, 00110). Появятся только строки двоичных чисел, разрешенные квантовыми алгоритмами, и если разрешено более одной, каждая будет появляться с частотой, основанной на этих вероятностях.
Евангелисты говорят, что квантовые алгоритмы, работающие на квантовых компьютерах, смогут вычислять большие числа за долю времени по сравнению с обычными компьютерами или точно и эффективно моделировать взаимодействия между атомами, позволяя компьютерам создавать новые физические материалы или молекулы. Технологические компании, такие как Google и Microsoft, надеются, что квантовые компьютеры предложат более реалистичный искусственный интеллект, в то время как другие компании надеются, что они помогут найти оптимальные решения сложных проблем, например, как лучше всего распределять самолеты по воротам аэропорта. Исследователи до сих пор выясняют, какие квантовые алгоритмы демонстрируют превосходство над классическими. Даже после появления предполагаемых квантовых преимуществ классические компьютеры обычно быстро наверстывают упущенное.
Дело в том, что квантовые компьютеры сейчас мало что могут. Энергия из внешней среды приводит к тому, что кубиты теряют свое квантовое поведение, превращаясь в обычные биты. Самые большие коммерческие машины (не считая D-Wave, который является более ограниченным типом квантовых устройств) имеют около 20 кубитов и все еще очень шумные — они не всегда возвращают ответы, которые должны давать.
В этой зарождающейся среде такие программисты, как Вуттон, уже создали геймифицированные учебные пособия, гражданские научные эксперименты, текстовые приключенческие игры и головоломки. Всего два года назад Вуттон создал свою первую (хотя и не первую) игру, посвященную квантовым идеям, под названием Decodoku , используя классический компьютер. Ранние квантовые машины существовали, но у публики не было возможности программировать их или взаимодействовать с ними из первых рук. Он надеялся познакомить игроков с квантовой коррекцией ошибок: предотвратить потерю кубитом своего квантового поведения в окружающей среде или возврат 0 вместо того, чтобы возвращать 1. Decodoku — это простая и разочаровывающая игра, в которой цветные числа появляются на экране и исчезают, если сумма чисел одного цвета составляет 10. Кажется, что числа появляются быстрее, чем вы можете их очистить, так же как ошибки окружающей среды могут вывести из строя современные квантовые компьютеры.
Примерно в то же время IBM выпустила ориентированный на пользователя Quantum Experience, который позволяет даже людям без степени по физике писать свои собственные программы на небольшом квантовом компьютере с пятью кубитами. Вуттон начал писать игры на платформе IBM, которые он описал как «простые приложения, которые могли бы помочь людям понять основы квантового программирования». Свою первую настоящую игру для квантового компьютера он назвал «квантовый камень-ножницы-бумага». ”
За исключением того, что это был вовсе не камень-ножницы-бумага — это было больше похоже на игру в угадайку с подбрасыванием монетки, которую вы написали бы для графического калькулятора. Игрок хочет переключить значение кубита с 0 на 1, но компьютер хочет оставить его прежним. И игрок, и компьютер могут выбрать одну из двух математических операций, которые могли бы перевести кубит на полпути между 0 и 1, но по-разному — это помогает представить 0 и 1 как верх и низ сферы, значения кубита при вычислениях как точки на сфере, а операции по изменению вероятности как изменение положения кубита на сфере. Если они выберут одну и ту же операцию, значение кубита изменится, но если они выберут разные операции, значение кубита останется прежним. Другой кубит определяет выбор компьютера: это суперпозиция обеих операций или квантовое состояние обеих операций одновременно. Компьютер может вернуть только один из них, определяемый исключительно случайностью квантовой механики.
Вторая игра Вуттона — это многопользовательская игра под названием Quantum Battleships, в которой корабль находится на стыке между двумя запутанными физическими кубитами — каждый кубит представляет собой половину корабля. Игра измеряет и перепутывает эти кубиты тысячу раз, чтобы определить целостность корабля: более высокий процент случаев, когда два кубита имеют одинаковое значение, означает, что корабль более здоров, а больший процент случаев, когда они имеют разные значения, означает, что он более сломан. корабль. Бомбы изменяют вероятность одного из двух кубитов. Но квантовая идея запутанности может делать с вероятностями, казалось бы, нелогичные вещи. Поскольку повреждения корабля основаны на корреляциях между кубитами, а запутанность может представлять собой странные, более сильные, чем ожидалось, корреляции, игра может сказать игроку, что корабль получил больше повреждений, чем это было бы возможно без квантового компьютера.Это как если бы вы могли вставить три красных колышка в кусок линкора с двумя отверстиями.
Это очень примитивные текстовые игры. "Я действительно хочу, чтобы люди увидели программу и то, как она работает, сказали: "Я могу добиться большего успеха, чем это", и вдохновились на то, чтобы добиться большего, чем я", – сказал Вуттон.
Недавно, например, многие обсуждали идею «квантового превосходства», задаваясь вопросом, когда появится проблема, для которой квантовый компьютер может найти решение, а обычный компьютер не может. Этого еще не произошло, но Вуттон разработал игру для сравнения квантовых компьютеров друг с другом и с классическими компьютерами под названием Quantum Awesomeness . Это головоломка, в которой пользователь должен назвать из пары соседних пронумерованных цветных кругов, которые наиболее похожи в паутине соединенных кругов. Чем хуже играет игрок, тем больше увеличивается размер и сложность головоломки, в результате чего сама программа становится более ресурсоемкой. Задача игрока — поддерживать игру как можно дольше, пока головоломки не станут настолько запутанными, что игра станет неиграбельной, что приведет к окончанию игры. Эта игра является символическим представлением предложения Google о квантовом превосходстве. Если квантовый компьютер продержится дольше против ужасного игрока, чем классический компьютер, то это предполагаемая демонстрация «квантового превосходства».
Вы можете задаться вопросом, что квантовый компьютер сделает для видеоигр, учитывая, что нынешние современные квантовые игры — это, по сути, просто прославленные генераторы случайных чисел.
Некоторые люди уже придумывают идеи. В апреле этого года Microsoft и Бристольский университет попросили аспирантов создать игру, «предполагающую творческое использование квантовых принципов». Команда-победитель построила игру с квантовым оружием, цель которой — взорвать противника. Одним из видов оружия, например, была бомба, которая могла взорваться в одном из двух мест (обозначенных кубитом 0 и 1), которые не определялись до тех пор, пока компьютер не измерял состояние кубита. Но до того, как компьютер измерит состояние, игрок может запутать бомбу второй бомбой, сопоставив, где обе взрываются одновременно.
Даже через много десятилетий, при условии, что квантовые компьютеры масштабируются и достигают своих целей, классические компьютеры, скорее всего, по-прежнему будут выполнять рутинную работу видеоигр, например звук, диалоги, графику, элементы управления и т. д. Они будут связаны с квантовым процессор, который мог бы ввести новую игровую механику или улучшить физический движок. Эти игры могут включать в себя странности субатомных частиц в больших масштабах. У кого-то могут быть враги, которые одновременно существуют и не существуют до того, как игрок попытается в них выстрелить. Или, возможно, какое-то будущее продолжение Portal может потребовать от игрока использовать правила квантовой механики вместо правил обычной физики для навигации по уровню. Возможно, есть препятствия, которые можно преодолеть, только применяя правильные квантово-механические операции к кнопкам или запутывая наборы переключателей.
Но, пожалуй, самая разрекламированная цель квантовых вычислений — это улучшение машинного обучения и искусственного интеллекта. Заглянуть в будущее квантовых игр можно из текущего квантового проекта, связанного с музыкой. Джеймс Уивер, защитник разработчиков Pivotal Software, создал программу, которая сочиняет оригинальную музыку с помощью квантового процессора Rigetti и его облачной среды программирования Forest.
Как это работает? Два кубита составляют четыре разные ноты — скажем, оба кубита равны нулю, «|00>», как мог бы написать это квантовый программист, — это нота C. Первый кубит, равный нулю, и второй, равный единице, |01>, это D, |10> это E, а |11> это F. Программист может выбрать первую ноту, а затем определить вероятности, чтобы определить шансы для получение каждой следующей ноты. Квантовый компьютер выполняет расчет и выбирает следующую ноту на основе заданных вероятностей. Он продолжается, применяя вероятности к кубитам и измеряя результат, чтобы создать как гармонию, так и мелодию.
Квантовый компьютер может со временем превзойти классический компьютер в генерации управляемых вероятностей. «Сочинение и оценка музыки основаны на вероятностях по своей сути», — сказал Уивер. «Поскольку квантовая механика по своей сути вероятностная, это интересный способ сочинять музыку».
Вы можете экстраполировать это на десятилетия вперед, когда квантовые компьютеры станут намного сложнее, а квантовое машинное обучение может привести к действительно непредсказуемому игровому процессу. Джефф Хеншоу, член-основатель команды Microsoft Xbox и нынешний руководитель группового проекта Microsoft Quantum Architecture and Computing Group (QuArC), поделился с Gizmodo своими идеями относительно будущих квантовых видеоигр:
[Квантовое машинное обучение] даст разработчикам игр возможность создавать опыт, который со временем адаптируется к человеческому вводу.В массовых многопользовательских сценариях квантовое машинное обучение сможет анализировать поведение легионов геймеров и создавать опыт, который бросает нам вызов вместе, адаптируясь к уникальному стилю игры каждого игрока.
Большие числа. экранных врагов, управляемых игрой, — отличный пример того, как нам может помочь другая форма квантового преимущества: настоящая случайность, основанная на собственном субатомном поведении природы. Мы все играли в игры, в которых высвобождаются орды врагов, а множество злодеев появляются по схемам, которые сначала кажутся случайными, но со временем уступают место запрограммированным схемам. Это, в свою очередь, ухудшает реиграбельность. В мире, где действительно случайное поведение может определяться квантовыми процессами, мы можем создавать окружение и множество врагов, которые кажутся естественными в своем поведении даже в течение бесконечных периодов игры.
Возможно, такие игры, как Grand Theft Auto, могут иметь бесконечное количество случайно сгенерированных сред и управляемых компьютером персонажей, которые узнают о дурной славе вашего персонажа и действуют соответственно. Это могло бы сделать процедурную генерацию еще быстрее и проще, а также применить ее к элементам, выходящим за рамки внешнего вида и контента игры, — возможно, с ее помощью можно было бы создавать собственные сюжетные линии и странные новые многопользовательские режимы с почти реальной точностью детализации.
На данный момент это все предположения, и чтобы получить эти футуристические игровые возможности, придется потрудиться. «Необходимо продвигать квантовые алгоритмы и определять, в каких качествах можно использовать квантовые компьютеры» способами, недоступными для классических компьютеров, — сказала Gizmodo Криста Своре, руководитель группы Microsoft Quantum — Redmond (QuArC) в Microsoft Research.< /p>
Есть аппаратная проблема. Многие физики считают, что квантовому компьютеру потребуется более 50 кубитов, чтобы сделать то, на что классический компьютер не способен. Это задание будет чем-то очень специфическим, вроде игры Вуттона Quantum Awesomeness. Квантовому компьютеру, который мог бы факторизовать числа, потребуются миллионы шумных физических кубитов, содержащих встроенную избыточность, чтобы полностью учесть ошибки, что составляет примерно 1000 пригодных для использования кубитов. Это было бы невероятным инженерным достижением. Сегодняшние современные универсальные квантовые компьютеры имеют около 20 физических кубитов, а в ближайшие год или около того обещают 50-, 72- и 128-кубитные устройства.
Талия Гершон, старший менеджер по проблемам искусственного интеллекта и квантовому опыту в IBM, рассказала Gizmodo, что первопроходцы должны продвигать эту область вперед, экспериментируя. Ее команда пытается приучить людей думать с помощью квантовой механики и работала с Вуттоном над игрой под названием Hello Quantum, чтобы помочь пользователям освоиться. (Вспомните Math Blaster для обучения квантовым понятиям.)
Типичный шутер от первого лица в ближайшее время не будет полагаться на квантовый процессор. Но разработчики квантовых алгоритмов и компании, работающие над квантовыми вычислениями, надеются, что в конечном итоге это действительно произведет революцию в том, как мы взаимодействуем с компьютерами и, следовательно, с видеоиграми.
Нам просто нужно больше людей, изучающих квантовую механику и программирование квантового компьютера, чтобы достичь этого.
"Просто идите и устройте хакатон", – сказал Вуттон. "Выскажите несколько идей и посмотрите, что возможно".
Читайте также: