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你也可以是科研的一份子,比如造一台量子计算机

简介:

造一台量子计算机?这好像是一件跟我们没有任何关系的事情。

物理学家理查德·费曼最早提出了量子计算的可能性。普通的数字计算机是在只有 0 和 1 的二进制系统上运行的,称为“比特”(bit)。而量子计算机则是在量子比特(qubit)上运算,可以计算 0 和 1 之间的数值。

它所遵循的量子物理学逻辑,以及所需要运用到的不确定原理、对应原理和波尔理论等各种理论,估计大多数人都不是很懂,即使懂一些的话,平常生活中也基本都是用不到的。不过即使这些全都不明白,我们还是可以参与到一台量子计算机的建造中去。

也没什么特别艰难的,需要的就是你去玩会儿游戏。

那款游戏叫做量子移动( Quantum Moves ),是丹麦奥胡斯大学的一个研究小组在 AU Ideas 编码中心开发的,开发它的目的就是为了建造一台 300 个原子构成的可扩展的量子计算机处理器。

  Quantum Moves 游戏界面  

而对于玩家来说,游戏的最终目的也是完成量子计算机中的逻辑运算结果这一挑战。在游戏里,玩家需要尽量用可控制的方式来移动院子和光镊子——这很困难,因为原子波函数不受位置限制,原子会变得兴奋。接近量子极限速度则是更大的挑战。

如果你真的做到了的话,你就真的可以帮助建成那台量子计算机了。对于建造一台量子计算机来说,由于量子比特的脆弱性,使得执行量子计算时必须快速高效,才可以在前者失去量子相干性之前尽可能最大化使用效果。

在处理这种问题时,计算机的方式是“暴力穷举”——那会非常耗费时间,效率极低,也导致了成功率很低。但人脑则不一样,玩家们可以用经验、直觉等方式,更直观地解决问题。

到目前为止,Quantum Moves 已经被全世界超过 70000 个玩家运行了超过 300 万次,这个月的 Nature 杂志上一篇名为《 Exploring the quantum speed limit with computer games 》的论文中,称这个游戏的确产生了作用,在原子运输问题上,人脑比电脑表现的更加出色。

说来,将科学难题众包给大众来解决的确是个聪明的办法。

这也不是头一次了。2011年,一款名为 Foldit 的蛋白质折叠游戏就帮助了科学家们破解了一种与艾滋病有关的酶的结构,当时成果也刊登在了 Nature 杂志上,论文作者中有该游戏两个玩家群组的名字。去年还有一款名为 Eyewire 的游戏,是美国普林斯顿大学的神经科学实验室一项名为 Connectome 的人脑研究计划的一部分,玩家要做的就是在游戏中绘制三维神经元细胞网络图谱。

这种众包也不止有游戏一种形式,比如牛津大学教授 Tom Hart 在 2014 年 9 月发起的一个叫 Penguin Watch 的活动,就是让参与的志愿者们在照片上数企鹅和它们的蛋……照片由他们的团队在南极的企鹅栖息地拍摄,他们用这种方式来完成企鹅普查。


原文发布时间为:2016-03-22
本文作者:杨京楷
本文来源:好奇心日报,如需转载请联系原作者。

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