Як стародавня настільна гра може відкрити передові відкриття фізики

Можливо, гра манкала виникла ще в 6000 році до нашої ери в Йорданії, і в неї грають по всьому світу донині. Він складається з каменів, які гравці пересувають між серією маленьких ямок на дерев’яній ігровій дошці. Суть гри полягає в тому, щоб усі камені потрапили в останню яму в кінці дошки.

У новому дослідженні, опублікованому в AVS Quantum Science, дослідники з Університету Тьюлейна застосовують модифіковану версію пасьянсу манкала, яку вони називають ManQala, до квантової інженерії станів, галузі квантової фізики, яка займається переведенням квантових систем у певні стани.

За словами Райана Глассера, доцента фізики Школи науки та інженерії, центральна проблема, яку намагається вирішити квантова інженерія стану, полягає в тому, «що мені потрібно зробити, щоб моя квантова система перебувала в бажаному стані?» По суті, дослідники повинні знати, як змусити частинки перебувати в певних місцях або мати певну енергію, щоб вивчати їх і використовувати квантові комп’ютери.

З квантовими частинками це складніше, ніж, наприклад, з камінням на дошці манкала. «Квантові речі, взагалі кажучи, дуже делікатні, і їх важко контролювати», — сказав Глассер. «Система може швидко розвалитися і змусити вас втратити будь-яку перевагу, яку ви маєте або хочете мати».

Квантові фізики вже мають кілька методів розв’язання цих проблем, але моделювання, проведене дослідниками в цьому дослідженні, показало, що ManQala ефективніша навіть у простіших системах. «Ми вже бачимо переваги навіть у цих спрощених системах із трьох каменів і трьох ям», — сказав Глассер.

Це дослідження є одним із багатьох у галузі квантових ігор, яке «ефективно бере звичайні ігри, такі як судоку, шашки чи хрестики-нулики, і застосовує до них правила квантової фізики та спостерігає, які цікаві речі можуть статися», — сказав Глассер. Коли ми маємо справу з квантовими частинками, а не з фізичним камінням, існує можливість для частинок заважати одна одній, коли вони знаходяться в сусідніх «ямах». Це означає, що є більше доступних ходів, і принаймні для ManQala, «ви можете виграти гру, якщо ви використовуєте квантові правила, а не зможете, якщо використовуєте класичні правила», сказав Глассер.

Хоча це дослідження було зосереджено на моделюванні, Глассер оптимістично дивиться на майбутнє застосування ManQala. «Наразі це в області теорії, але я думаю, що це точно можна зробити експериментально», — сказав Глассер. Він сподівається застосувати ManQala до хмарного комп’ютера IBM Quantum, який він використовував для досліджень у минулому разом із колегами-дослідниками Томасом Серлзом з Університету Іллінойсу Чикаго та Браяном Кірбі, ад’юнкт-професором фізики в Тулейні. Джерело