Kvantové pohyby - Quantum Moves

Kvantové pohyby
VývojářiAU Ideas Center for Community Driven Research, University of Aarhus[1][2]
První vydání2012; před 8 lety (2012)
Náhled verze
Operační systémCross-platform: Okna, Operační Systém Mac, Linux
K dispozici vAngličtina
TypObčanská věda, online hra, kvantová fyzika
LicenceProprietární freeware pro akademické a neziskové použití
webová stránkawww.scienceathome.org

Kvantové pohyby je online občanská věda simulační videohra kde hráči pohybují kvantovými atomy. Tato hra je součástí ScienceAtHome[3] zastřešující projekt vyvinutý Centrem AU Ideas Center for Community Driven Research (CODER).[4] CODER si klade za cíl spojit teoretický a experimentální kvantový výzkum s úsilím online komunity prozkoumat potenciál online občanská věda v tomto jinak vysoce specializovaném oboru.

Cílem hry je dokončit výzvy, kterými jsou simulace logických operací v kvantovém počítači. Tým, který stojí za touto hrou, staví škálovatelný kvantový počítač s procesorem skládajícím se z 300 atomů. Logické operace se provádějí pohybem atomů pomocí optická pinzeta. Pohyb atomů řízeným způsobem je obtížný úkol, protože atom je vzrušený a atomový vlnová funkce přemístění. Blížit se k předpokládanému limitu kvantové rychlosti je pro kvantové algoritmy a úkol, který mají hráči Quantum Moves řešit, velkou výzvou.

Jak hra pomáhá ScienceAtHome postavit kvantový počítač

V kvantových pohybech je funkce atomových vln představována jako ledabylá kapalina v jamce energetického potenciálu vytvořené optickou pinzetou. Hráči ovládají hloubku a vodorovné umístění jamky, simulujíc tak cestu na optické pinzetě. Vlnová funkce reaguje na změny v potenciální funkci podle pokynů Schrödingerova rovnice což vedlo k tomu, že hráči viděli stříhání. Hráči jsou požádáni, aby studnu pohnuli, aniž by příliš narušili funkci atomových vln. Cesta vytvořená hráčem mapuje jedna k jedné řešení Schrödingerovy rovnice. Nejlepší výsledky hry se poté použijí jako vodítko do vyhledávacího prostoru algoritmu a výsledkem budou lepší řešení než ta, která nalezne samotný algoritmus.

V roce 2012 byla první verze hry vyvinuta v programovacím jazyce MATLAB a testováno na několika středních školách po celém Dánsku. Zpětná vazba byla pozitivní, ale bylo mnoho technických problémů, díky nimž byla interakce ve hře těžkopádná. V létě roku 2012 byla hra přeložena do Jáva a byla vydána první verze hry Quantum Moves. Od té doby byl Quantum Moves postaven ve vývojovém enginu Unity pro více platforem a vydán v Obchod s aplikacemi a Google Play pro použití v zařízeních s dotykovou obrazovkou.

Od února 2017„Quantum Moves hrálo více než 8 milionůkrát více než 200 000 hráčů po celém světě. V dubnu 2016 časopis Příroda publikoval článek „Zkoumání kvantové hranice rychlosti pomocí počítačových her“,[5] podrobně analyzující jednu z úrovní v kvantových pohybech zvaných BringHomeWater a ukazujících, že hráči vynikají v řešení odpovídajícího problému s atomovým transportem. Tento článek byl stažen v červenci 2020, protože autoři udělali chybu se znaménkem [6] při implementaci srovnávacího optimalizačního algoritmu.

Dries Sels ukázal, že „jednoduchá stochastická metoda místní optimalizace najde téměř optimální řešení, která předčí všechny hráče“.[7] Jinými slovy, 200 000 hráčů bylo poraženo metodou stochastické optimalizace.

Další čtení

  • Ornes, Stephen (20. února 2018). „Věda a kultura: Kvantové hry mají za cíl demystifikovat opojnou vědu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 115 (8): 1667–1669. Bibcode:2018PNAS..115.1667O. doi:10.1073 / pnas.1800744115. PMC  5828646. PMID  29463780.

Reference

  1. ^ ScienceAtHome
  2. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál 2. dubna 2015. Citováno 11. března 2014.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  3. ^ "Domov". ScienceAtHome. Citováno 2014-03-11.
  4. ^ "Lidé". ScienceatHome. Citováno 2014-03-11.
  5. ^ Sørensen, J. J .; Pedersen, M. K .; Munch, M .; Haikka, P .; Jensen, J. H .; Planke, T .; Sherson, J. F. (2016). "Zkoumání limitu kvantové rychlosti pomocí počítačových her". Příroda. 532 (7598): 210–213. arXiv:1506.09091. Bibcode:2016Natur.532..210S. doi:10.1038 / příroda17620. PMID  27075097. S2CID  4465890.
  6. ^ Grønlund, Allan (2020-03-12). Msgstr "Vysvětlení špatného výkonu implementace algoritmu KASS". arXiv:2003.05808 [matematika.OC ].
  7. ^ Sels, Dries (2018). „Stochastický gradientní výstup předčí hráče ve hře Quantum Moves“. Fyzický přehled A. 97 (4): 040302. arXiv:1709.08766. Bibcode:2018PhRvA..97d0302S. doi:10.1103 / PhysRevA.97.040302. S2CID  118874743.

externí odkazy