Квантовые движения - Quantum Moves

Квантовые движения
Разработчики)Центр идей Австралии для исследований, проводимых сообществами, Орхусский университет[1][2]
изначальный выпуск2012; 8 лет назад (2012)
Предварительный выпуск
Операционная системаКроссплатформенность: Windows, macOS, Linux
Доступно ванглийский
ТипГражданская наука, онлайн игра, квантовая физика
ЛицензияПроприетарный бесплатное ПО для академического и некоммерческого использования
Интернет сайтwww.scienceathome.org

Квантовые движения является онлайн гражданская наука симулятор видеоигры где игроки перемещают квантовые атомы. Игра является частью ScienceAtHome[3] зонтичный проект, разработанный AU Ideas Center for Community Driven Research (CODER).[4] CODER стремится объединить теоретические и экспериментальные квантовые исследования с усилиями онлайн-сообщества по изучению потенциала онлайн-технологий. гражданская наука в этой узкоспециализированной области.

Цель игры - выполнить задачи, которые представляют собой моделирование логических операций на квантовом компьютере. Команда разработчиков создает масштабируемый квантовый компьютер с процессором, состоящим из 300 атомов. Логические операции выполняются путем перемещения атомов с оптический пинцет. Управляемое перемещение атомов - сложная задача, потому что атом возбуждается и атомный волновая функция делокализирует. Приближение к предполагаемому квантовому пределу скорости - огромная проблема для квантовых алгоритмов, и задача, которую игроки Quantum Moves должны решать.

Как геймплей помогает ScienceAtHome построить квантовый компьютер

В «Квантовых движениях» волновая функция атома представлена ​​как плывущая жидкость в потенциальной энергетической яме, созданной оптическим пинцетом. Игроки контролируют глубину и горизонтальное положение колодца, моделируя путь на оптическом пинцете. Волновая функция реагирует на изменения потенциальной функции в соответствии с Уравнение Шредингера что приводит к плесканию, которое видят игроки. Игроков просят переместить колодец, не слишком сильно нарушая атомную волновую функцию. Путь, созданный игроком, взаимно однозначно соответствует решению уравнения Шредингера. Затем лучшие результаты игры используются для обеспечения руководства в пространстве поиска алгоритма, что приводит к решениям, превосходящим решения, найденные одним алгоритмом.

В 2012 году была разработана первая версия игры на языке программирования. MATLAB и протестирован в нескольких средних школах по всей Дании. Отзывы были положительными, но было много технических проблем, которые затрудняли взаимодействие в игре. Летом 2012 года игра была переведена на Ява и была выпущена первая версия Quantum Moves. С тех пор Quantum Moves был встроен в мультиплатформенный движок Unity и выпущен в Магазин приложений и Гугл игры для использования в устройствах с сенсорным экраном.

По состоянию на февраль 2017 г., Quantum Moves сыграли более 8 миллионов раз более чем 200 000 игроков по всему миру. В апреле 2016 г. журнал Природа опубликовал статью «Изучение квантового предела скорости с помощью компьютерных игр»,[5] подробный анализ одного из уровней в Quantum Moves, называемого BringHomeWater, и показывающий, что игроки преуспевают в решении соответствующей проблемы переноса атомов. Эта статья была отозвана в июле 2020 года, поскольку авторы допустили ошибку в подписи [6] в их реализации проверенного алгоритма оптимизации.

Дрис Селс показал, что «простой метод стохастической локальной оптимизации находит почти оптимальные решения, которые превосходят всех игроков».[7] Другими словами, все 200 000 игроков проиграли методом стохастической оптимизации.

дальнейшее чтение

  • Орнес, Стивен (20 февраля 2018 г.). «Наука и культура: квантовые игры призваны развенчать пьянящую науку». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 115 (8): 1667–1669. Bibcode:2018PNAS..115.1667O. Дои:10.1073 / pnas.1800744115. ЧВК  5828646. PMID  29463780.

Рекомендации

  1. ^ ScienceAtHome
  2. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 2 апреля 2015 г.. Получено Одиннадцатое марта, 2014.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  3. ^ "Дома". ScienceAtHome. Получено 2014-03-11.
  4. ^ "Люди". Наука. Получено 2014-03-11.
  5. ^ Соренсен, Дж. Дж .; Педерсен, М. К .; Munch, M .; Haikka, P .; Jensen, J. H .; Планке, Т .; Шерсон, Дж. Ф. (2016). «Изучение квантового предела скорости с помощью компьютерных игр». Природа. 532 (7598): 210–213. arXiv:1506.09091. Bibcode:2016Натура.532..210S. Дои:10.1038 / природа17620. PMID  27075097. S2CID  4465890.
  6. ^ Грёнлунд, Аллан (12 марта 2020 г.). «Объяснение плохой производительности реализации алгоритма KASS». arXiv:2003.05808 [math.OC ].
  7. ^ Sels, Dries (2018). «Стохастический градиентный подъем превосходит игроков в игре Quantum Moves». Физический обзор A. 97 (4): 040302. arXiv:1709.08766. Bibcode:2018PhRvA..97d0302S. Дои:10.1103 / PhysRevA.97.040302. S2CID  118874743.

внешняя ссылка