Povijest igara za kvantna računala

Kad sam započeo s ovim člankom, prošlo je više od godine dana od kada je stvorena prva ikad kvantna računalna igra. Bilo je vrijeme da se do sada napišem njihova povijest, tako da sam to učinio.

Do lipnja 2019. tada sam se nadograđivao sa svim novim stvarima koje se događaju s kvantom i igranjem. Njihovu povijest ćete pronaći u nastavku.

Ožujka 2017

Sve je počelo u prošlom dobu 2017. godine, čovjek je imao ideju: Napraviti igru ​​za kvantno računalo.

Hardver ne bi bio problem: IBM je to pružio kroz IBM Q Experience. Softver je također bio tu: nedavno je objavljen Project Q, kvantni SDK koji može izvoditi zadatke na IBM uređajima. Sve što je bilo potrebno bila je igra.

Izabrana igra bila je Rock-Paper-Scissors. Prilagođena je tako da odgovara snagama qubita i napravljena je prva kvantna igra. Zvali su je Cat-Box-Scissors.

Nije bilo dobro, istina je rečeno. Samo jednostavan prvi eksperiment. Malo više od generatora slučajnih brojeva s pričom. Kvantna računala zaslužila su nešto bolje.

I tako je tek nešto kasnije stigla prva igra za više igrača napravljena s kvantnim računalom. Pomoću tehnika koje su se nekada koristile za ispitivanje osnovnih svojstava svemira, ova bi igra igrala Battleships.

Travnja 2017

Ove prve kvantne računalne igre bili su jednostavni primjeri, ograničeni na naredbeni redak. Trčali su na kvantnom procesoru u stvarnom vremenu, što je značilo čekanje u redu za posao. Nažalost, čekanje isječaka teksta malobrojna je ideja zabave.

Pa što je s igrom koja se temelji na već postojećim podacima? Kvantno računalo može generirati sve što je potrebno unaprijed, omogućujući igranju da radi na brzi i brzi način na koji svi očekujemo od modernih programa.

Iz te ideje proizišao je Quantum Solitaire, koji je izložen u Fantasy Baselu (švicarski odgovor na Comic Con).

Svibnja 2017

May je donijela dvije kvantne igre. Jedan je napravljen s istom filozofijom Quantum Solitaire, a izvodi se na postojećim podacima. Inspirirao ga je Hunt Wumpus, rani gusjeničar. Ovo je bio Hunt Quantpus.

Donijela je i novu verziju Battleships. Ovo je bila još jedna igra koja se pokretala u stvarnom vremenu. No umjesto da koristi Project Q za rukovanje softverom, koristio je QISKit: IBM-ov novoizdani native SDK za svoj hardver.

Ovo je bila prva kvantna igra u stvarnom vremenu koja se izvodila u više rundi. Kao takav, bio je prvi koji je išao izvan toga što je bio samo fancy generator slučajnih brojeva. Također je stvorena s plemenitom svrhom: pomoći ljudima da nauče kvantno programiranje.

Zbog povećane sofisticiranosti, sve prethodne igre srušene su na puke eksperimente. Borbeni brodovi s djelomičnim Vratama bili su prava prva kvantna računalna igra.

Svibanj 2017. je također značajan po tome što je mjesec kada je IBM najavio svoj 16-bitni procesor. Kao i svi kvantni procesori temeljeni na oblaku, bilo je suđeno za jedan dan igrati igre.

Lipanj 2017

Svaku igru ​​do sada dizajnirao je samo jedan momak. Mi!

U lipnju 2017. to se promijenilo. Rigetti, pokretač kvantnog računanja, objavio je vlastiti kvantni SDK. Ujedno su napravili i jednostavnu igru, usmjerenu na pružanje malo demonstracija kvantnog računanja. Pogledajte ovdje na njihovoj web stranici.

To se ne smatra strogo kvantnom igrom, jer koristi simulirano kvantno računalo, a ne stvarno. No, Rigetti imaju hardver i softver kako bi ga implementirali na pravi uređaj, pa to svakako zaslužuje spomen.

Sličnu jednostavnu demonstraciju IBM je izveo i u ožujku 2017. (vidi ovdje). Iako se ovaj pretpostavljeno ne smatra igrama, a nikad ne tvrdi da je on, zaslužuje i to.

Ja sam, naravno, razvijao svoje vlastite kvantne igre. Lipanj je donio novi ulazak u dugogodišnju franšizu Quantum Battleships. Kao dodatni udžbenik u kvantnom programiranju stigli su i Ratni brodovi s komplementarnim mjerenjima.

June je također imala BlueYard Quantum Leap događaj: sastanak istraživača, startupa, investitora i novinara svih zainteresiranih za kvantno računanje. Uspio sam maknuti kartu kao momak koji pravi kvantne igre. Tamo sam razgovarao s Willom Zengom iz Rigettija o Spacewaru !, jednoj od prvih igara za normalno računalo. Također sam razgovarao s Alanom Hoom iz Googlea o nekim razmišljanjima koja sam imao u vezi s njihovim prijedlogom o „kvantnoj nadmoći“, i s Jerryjem Chowom iz IBM-a o njihovom uređaju od 16 kubika. Ovi razgovori nastavili su nadahnuće nekim onim što se trebalo dogoditi u kolovozu.

Srpnja 2017

U srpnju je udžbenik dodan u QISKit kvantni SDK. To je neko vrijeme obećavalo, no ovaj je mjesec konačno utemeljen s bilježnicom o „kvantnom krivotvorenom novcu“.

To zapravo nije igra u standardnom smislu. To je nešto što možete proučavati s teorijom igara, ali zapravo ne nešto što igrate. To se odnosi i na još jedan rani dodatak ovom odjeljku: Kvantni čarobni kvadrati (od tada je premješten drugdje u udžbeniku).

Ipak, ovaj je dio udžbenika trebao sadržavati igre koje se također mogu igrati. Prema tome, ubrzo je postao dom borbenih brodova s ​​djelomičnim NE vratima.

Kolovoza 2017

Još u srpnju 2016. gomila uglavnom Googlerovaca objavila je članak. Bio je plan kako dokazati ono što nazivaju „kvantna nadmoć“: da kvantna računala na nekim zadacima mogu biti bolja od uobičajenih.

Eventualna demonstracija ovog vjerovatno neće biti korisna zadaća. Bit će to za nešto sasvim apstraktno, za nešto što je jako pristrano u korist kvantnog suparnika. Također će trebati dobro desetljeće ili otprilike nakon što će se pojaviti prve tvrdnje o "nadmoći" da bi se pojavila prava kvantna računala.

Ipak, što zanimljiviji možemo napraviti zadatak, to će biti zanimljiviji rezultat. Što više ispunimo zadatak, to će rezultat biti razumljiviji. Pa, pretvorimo ga u igru!

To je bila ideja koju sam prvi put pokrenuo početkom 2017. Polako se razvijao u prvoj polovici godine i gotovo napustio. Ali razgovori koje sam vodio na događaju BlueYard u lipnju usredotočili su moje razmišljanje.

U kolovozu se pojavila. Kvantna nadmoć u obliku igre: Kvantna Awesomeness.

Kao Spacewar! prije nje, ovo je bio dizajn igre kako bi se hardver iskoristio do krajnjih granica. To bi moglo pružiti kontekst za rezultat nadmoći. Također bi osigurao podatke usporedne vrijednosti za uređaje koji su premali ili bučni za superiornost.

U ovoj igri veličina i povezanost kvantnog procesora predstavljena je u relativnom obliku zagonetke. Nesavršenosti i buke postale su sve veći poteškoće. Pomoću ove igre igrači iz bilo koje pozadine mogli bi početi shvaćati što zapravo predstavljaju uređaji.

Prva verzija bila je žičana za određeni uređaj: IBM-ov 16 kbitni procesor. Tako smo dobili prve rezultate.

Kolovoz je također bio veliki mjesec za Battleships s djelomičnim NOT kapijama. Postao je dio QISKit poduke za igre, stvorene u srpnju.

Također je stvorena verzija prilagođena za reprodukciju, s kojom su igrači dobili neki tekst za čitanje dok čekaju u redu čekanja. Pregled toga je zabilježen i postavljen na YouTube. Iako zamišljena samo kao nešto što će se pokazati nekoliko ljudi (i tako napravljeno bez naracije ili glazba u pozadini), nekoliko tisuća hrabrih duša gledalo je u nju.

Razlog ovoj igranijoj verziji trebao je biti dio događaja u Aarhusu. Ovo je ugostilo ScienceAtHome, koji prave sjajne igre o kvantnim računalima.

Kolovoz je zatim završio prvim konferencijskim predavanjem vezanim za igre koje se pokreću na kvantnim računalima. To se dogodilo na Gamescomu u Kölnu, jednom od najvećih svjetskih sajmova igara na sreću.

Rujna / listopada 2017

Jesenski mjeseci 2017. bili su tiho vrijeme za moje napore prema kvantnim igrama. Želio bih reći da je to bilo zato što sam bio zauzet ozbiljnim znanstvenim stvarima. Ali to bi bilo samo djelomično točno. Napravio sam i superpoziciju emotikona kao kvantne verzije Hello World.

Ali drugima nije bilo tako tiho Skupina ljudi na Sveučilištu u Osnabrücku napravila je igru ​​za komparativni razred strojnog učenja. Ovo nije bilo samo kvantno računanje, već i neuromorfno računanje!

Studeni / prosinac 2017

Quantum Awesomeness dizajniran je tako da ga bilo koji uređaj može reproducirati. Bez obzira na arhitekturu, veličinu ili povezanost. Sve dok ste imali gomilu qubita, mogli ste na njima igrati Quantum Awesomeness.

Iako je to bila teorija, u praksi je softver podržao samo IBM-ov 16-qubit uređaj. Bilo je vrijeme za širenje mreže.

Krajem studenog GitHub je izvršen mali remont. Sada bi se mogao igrati na nedavno nadograđenom 16-kbitnom IBM uređaju. Može se reproducirati i na njihovim 5 kbitnim uređajima. U svakom se slučaju koristila IBM-ova QISKit SDK.

Druga velika promjena bila je uključivanje podrške za Project Q, koji je razvoj kvantnih igara već nekoliko mjeseci zanemario. Ubrzo je dodana podrška za Forest od Rigettija, nadahnuta najavom o 19 kbitnom procesoru. Quantum Awesomeness bio je među prvima u redu za pokretanje na ovom novom uređaju, a prvi podaci stigli su neposredno prije Božića

Svi dosad prikupljeni podaci (s 3 IBM uređaja i 1 Rigetti uređaja) zatim su stavljeni u GitHub. To je igračima omogućilo igranje igara Quantum Awesomeness iz svih ovih kvantnih procesora, bez potrebe za izravnim pristupom. Ako bi se netko pitao je li Rigettijevih 19 kubika bolji od IBM-ovih 16, mogli bi saznati sami. Samo igranjem igre.

Siječanj / veljača 2018

Kvantna strahovitost nastavila se i u 2018. Projekt se poboljšao i korišten je kao osnova članaka za objašnjenje trenutnog stanja kvantnog računanja. To uključuje tekstualne igre "Let’s Plays" koje se prikazuju na različitim uređajima.

Krajem veljače napokon je bilo moguće igrati igru ​​u pregledniku. Nije potrebno više reponiranje kloniranja ili konfiguriranje Jupytera.

Ovih je mjeseci predstavljena i prva nova igra u neko vrijeme, mada je tehnički više gamificirani tutorial. Kroz pronalaženje zagonetki, igrač može dobiti svoj prvi ukus u kvantnom računanju.

Sam udžbenik radi na uobičajenom računalu. Ali tu nije kraj! Program ima dodatne načine rada koji omogućuju pisanje programa i pokretanje na stvarnom uređaju. Dakle, samo se računa kao igra koja se pokreće na kvantnom računalu, iako ni tvrdnje o "igri" ni "kvantnom računalu" nisu vrlo jake.

Ožujka 2018

Microsoft i Sveučilište u Bristolu su se u ožujku udružili na jednodnevni Quantum Games Ideathon. Pobjednički tim brzo je identificirao koji je možda najizazovniji aspekt kvantnih igara:

Otkrili smo kako je razumljivo jednostavno zamisliti koncept koji ili: (a) izgleda kao zabavan i privlačan; ili (b) vjerno predstavljena u osnovi kvantna mehanika; ali ne i jedno i drugo.

Na kraju su smislili Cats: Quantum Supremacy, A Worms poput igre s kvantno nadahnutim oružjem.

Nije jasno jesu li igre za ovaj događaj koristile Q #, Microsoftov SDK za izgradnju kvantnih programa. Sigurno ne bi bilo pokrenuto na stvarnom kvantnom hardveru, jer trenutno ne postoji nijedan priključen na Q #. Ipak, ovaj događaj zaslužuje spomen u ovoj povijesti kvantnih igara.

Kraj ožujka bio je i rok za IBM-ovu nagradu Teach Me QISKit. Izazov je polaznicima stvorio zanimljive Jupyterove bilježnice kako bi druge naučio osnovama kvantnog programiranja. Pobjednik, simulacija Isingovog modela, bio je izvrstan primjer korištenja kvantnih računala u znanstvene svrhe. No, drugi je sudionik bila jednostavna igra zasnovana na egzotičnim svojstvima kvantnih korelacija.

Travnja 2018

Rigetti je 6. i 7. travnja održao prvi kvantni hackathon na svijetu. Ili barem prvi koji je omogućio pokretanje programa na stvarnom kvantnom hardveru. Bilo je sudionika iz širokog spektra, radeći sve vrste projekata. Dvije ekipe su čak napravile igre. Po jedan smo napravili ja i moji suigrači, Jonathan DuBois i M. Sohaib Alam. Zvao se Link do kvantnog.

Dio koji je stvorio Sohaib bila je implementacija Meyer-ove penny igre: bitka između kapetana Picarda i Q-a gdje kvantno računalo potpuno mijenja ishod. Igra je kasnije ugrađena u dokumentaciju za Rigettijev kvantni SDK.

Također iz hackathona smo dobili zabavnu mobilnu igru ​​koju je napravila ekipa s Rigettijevim vlasnikom Willom Zengom.

Svibnja 2018

Od ljeta 2017. radio sam na igri u suradnji s IBM Research. Ideja da se ljudima omogući stvaranje radnih poslova za pokretanje na stvarnim uređajima i to putem mobilne igre. Na kraju smo kreirali puzzle igru ​​kako bismo dali ljudima svoj prvi zadatak kvantnog programiranja: Hello Quantum. Jedna verzija usmjerena je na povremene igrače, a objavljena je na mobilnim uređajima.

Iako se uopće ne pokreće na kvantnim računalima, njegov cilj je postavljanje igrača da izrade vlastite programe na IBM Q Experience. I pruža sve što je potrebno za reprodukciju zagonetki i rješenja na stvarnom uređaju.

Također smo objavili poboljšanu verziju igre u varijanti naredbenog retka, koju sam gore spomenuo u siječnju / veljači.

Lipnja 2018

Quantum Awesomeness već je dugo bila igra u koju su ljudi mogli igrati. Ali to još nije bilo predstavljeno kao znanost. Bilo je vrijeme da napišem članak o tome.

Ovo je napisano kao istraživanje o tome kako nam kvantni programi koje igra igra mogu pomoći da razumijemo i usporedimo prototipove kvantne uređaje. Malo je upućivalo na njegovu prirodu kao igru.

Jedna od prodajnih točaka rada je da je obuhvatio sve kvantne procesore dostupne javnosti. Tada, baš dok sam stavljao završne detalje, Rigetti je otišao i izdao novi uređaj. Ovaj put 8 kbit.

Srećom, pustili su me da brzo nastavim s tim. Tako je Quantum Awesomeness na svoj popis dodao novi uređaj.

Srpnja 2018

Koja je najbolja platforma za igranje igara? PC ili konzola? Playstation ili Xbox? Što je s nečim drugačijim: jedinice za testiranje jedinice za SDK?

Microsoft je to učinio kako bi pomogao ljudima da nauče programirati kvantna računala svojim Q # jezikom. Prva četiri izazova, poznata kao Quantum Katas, pojavila su se na mreži tijekom ovog mjeseca.

Ovo je primjer nečeg što na kvantnom računalu zapravo ne radi. Ali budući da bi se programi koje pišete sigurno mogli izvoditi na pravim kvantnim računalima (a budući da o ovom mjesecu nemamo više o čemu razgovarati), to zaslužuje spomen.

Kolovoza 2018

Ovog mjeseca imali su dvije igre napravljene u džemima za igre. Jedan je bio kod mene za džem Ludum Dare. Pokušao sam iskoristiti kvantne šetnje kako bih napravio još jednu igru ​​nadahnutu Huntom Wumpusom. To zapravo nije puno, ali možete ga pronaći ovdje.

Bolju i ljepšu igru ​​napravila je Desiree Vogt-Lee (koja također održava sjajan popis resursa za učenje o kvantu). Zove se Quantum Cat-sweeper i temelji se na minolovcu (kao što ste možda pogodili!). Radi na simulatoru, ili na 5-kbitnom IBM uređaju.

Rujna 2018

Početkom ovog mjeseca dobio sam posao radeći za IBM Research. Jedan moj prijatelj iz haketona Rigetti, Sohaib Alam, istovremeno je započeo posao u Rigettiju. Čini se da je dizajn kvantnih igara karijera s boljim izgledima od uobičajenog dizajna igara!

Listopada 2018

Verzija Hello Quantum verzije naredbenog retka dobila je dobre kritike od nekoliko ljudi koji su je pronašli. To je bilo unatoč prilično rudimentarnom i ružnom obliku. Bilo je vrijeme da to bude bolje, ljepše i vrijednije je staviti u mapu s igrama udžbenika Qiskit.

Rezultat se zove Hello Qiskit, jer gamificira postupak izrade vaših prvih kvantnih programa u Qiskitu. Možete pokrenuti cijelu stvar na pravom kvantnom računalu, ali to vjerojatno ne bi bila najbolja ideja. Koristite simulator do samog kraja, gdje se možete prebaciti na pravi uređaj i pružiti jedinstvenu prirodu kvantnih varijabli.

Studenog 2018

Ovaj mjesec donio je još jedno poglavlje u sjajnoj sagi Quantum Awesomeness: Ponovno sprovođenje čisto u Qiskitu, dizajnirano za život u mapi s igrama Qiskit udžbenika. Također, još jedan post ovdje na Medijumu o ovoj igri od kojeg su svi do sad već bolesni!

Prosinca 2018

Sporan mjesec u povijesti kvantne igre. Iako sam prisustvovao zanimljivom razgovoru Evert van Nieuwenburg. Govorio je o svom radu na korištenju učenja ojačanja kako bi osmislio kako ispraviti pogreške u kvantnom računalu. Kvantno ispravljanje grešaka uglavnom tretira kao igru ​​i podučava računalo kako igrati.

Napravio je i Quantum TicTacToe. Još jedna kvantno nadahnuta igra, a ne ona koja se pokreće na kvantnom računalu. Ali onaj koji bi mogao biti prenesen u budućnosti.

Siječanj / veljača 2019. godine

Sredinom veljače 2019. bilo je prvo jamstvo za igru ​​pomoću kvantnih računala.

Ovo je bila suradnja između sveučilišta Aalto i Turku, a također i IBM Research. Sudionici (uključujući dizajnera Angry Birds) gdje su bili izazovani smisliti igru ​​koja je koristila jedan od dva ponuđena kvantna resursa: simulator koji je napravio tim u Turkuu ili Qiskit iz IBM-a.

O ovom se pekmezu može puno reći, ali to sam već rekao drugdje.

U siječnju sam bio zauzet pripremom sredstava za ljude koje će koristiti u pekmezu za igru. Uzeo sam svaki kreativni projekt koji se pojavio na Qiskit tutorijalima i pretvorio ga u alat koji se lako može ponovo upotrijebiti pomoću prigušivača.

Veljača / ožujak 2019. godine

Dogodio se prvi kamp Qiskit. Pojedinosti će uslijediti, ali evo linka za sada.

Ožujka 2019. godine

Sudjelovao sam u Pyweeku. Pojedinosti će uslijediti, ali evo linka za sada.

Travnja 2019. godine

Napravio sam projekt u kojem se teren za igre može generirati pomoću kvantnih računala. Pojedinosti će uslijediti, ali evo linka za sada.

Sudjelovao sam i u Ludum Dare 44. Detalji će uslijediti, ali evo link za sada.

https://ldjam.com/events/ludum-dare/44/get-memory

Svibnja 2019. godine

Dogodio se madridski kamp Qiskit. Pojedinosti će uslijediti, ali evo linka za sada.

Lipnja 2019. godine

Ovog mjeseca objavljen je članak o pravljenju kvantnih igara.

Ovo je Chris Cantwell, dizajner Quantum Chess-a. Dopustit ću vam Stephen Hawking i Antman da vam kažu više o toj igri.

Budućnost

Igre za kvantna računala jedna osoba je započela kao sporedni projekt. Do lipnja 2019. to je postao prilično veliki projekt za mnoge ljude i uobičajena tema za džemove i hackatone od divljači. Započela je nova era, s tim da će se previše toga pokriti jednim valjanim blog-postom. Nadam se da ćete ovaj članak ostaviti nadahnutim da sami napravite neku povijest.

Dodatak: Prava povijesti kvantne igre

Universe Splitter predstavljen je 2009. To je novčanica, čija jedinstvenost proizlazi iz činjenice da koristi kvantni izvor slučajnih brojeva. To mu omogućuje da se poveže s nekim narativom oko kvantne fizike. Točnije, predstavlja se kao način dijeljenja svemira kad god želite donijeti odluku.

To nije igra, ali ima gamificirane elemente. I ne radi se na kvantnom računalu, već koristi neki kvantni hardver. Dakle, to je definitivna prethodnica igara koje se pokreću na kvantnim računalima i nadahnuće da nam pokaže što se može učiniti čak i samo s kvantnom kapljicom

U 2016. bilo je čitava gomila projekata koji su kombinirali kvant i igre ili gamifikaciju. Za nepotpuni popis pogledajte ovu sesiju razgovora o njima iz početka 2017. godine, kao i kvantnu igru ​​s fotonima. Konkretno, postojao je kvantni šah, kao i moj vlastiti građanski znanstveni projekt: Decodoku.

Iako je 2016. donijela mnogo kvantne gamifikacije, samo su tri projekta uključivala stvarne uređaje. Jedan je bio IBM Q Experience.

Nemojte se plašiti bundeve. To je samo relikvija iz smole vještica. Q Experience zapravo je zastrašujući način stvaranja jednostavnih programa i njihovog pokretanja na stvarnim uređajima. Ima grafiku i mehaniku povlačenja i ispuštanja koje možete naći u igri.

Drugi je eksperiment Alice.

Budući da je to projekt ScienceAtHome, definitivno je uključivao gamificirane elemente zajedno sa znanošću. Ali to se nikada nije smatralo igrom. I premda je hardver sigurno bio povezan s kvantnim računanjem, to nije bilo kvantno računalo.

Treći je bio test Velikog zvona.

To je koristilo ljudske igrače za generiranje slučajnosti, koja je zatim korištena u setu pravih kvantnih eksperimenata.

Nešto drugo zapaženo također je izašlo sa Sveučilišta u Bristolu prije nekoliko godina.

Opet je omogućila pristup stvarnim uređajima putem oblaka. I opet je imao relativno igru ​​poput sučelja. Uz eksperiment Alice i Q Experience, ovo je bio rani primjer dopuštanja općeg pristupa vrhunskim kvantnim uređajima. Nadamo se da su preteča mnogih više.