Πώς ένα αρχαίο επιτραπέζιο παιχνίδι θα μπορούσε να ξεκλειδώσει πρωτοποριακές ανακαλύψεις της φυσικής

Το παιχνίδι mancala μπορεί να ξεκίνησε ήδη από το 6000 π.Χ. στην Ιορδανία και παίζεται σε όλο τον κόσμο μέχρι σήμερα. Αποτελείται από πέτρες που οι παίκτες μετακινούν ανάμεσα σε μια σειρά από μικρά λάκκους σε έναν ξύλινο πίνακα παιχνιδιού. Το θέμα του παιχνιδιού είναι να μπουν όλες οι πέτρες στο τελευταίο λάκκο στο τέλος του ταμπλό.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο AVS Quantum Science , ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Tulane εφαρμόζουν μια τροποποιημένη έκδοση πασιέντζας του mancala, την οποία αποκαλούν ManQala, στην μηχανική κβαντικής κατάστασης, ένα πεδίο της κβαντικής φυσικής που ασχολείται με την τοποθέτηση κβαντικών συστημάτων σε συγκεκριμένες καταστάσεις.

Το κεντρικό πρόβλημα που προσπαθεί να λύσει η μηχανική κβαντικής κατάστασης, είπε ο Ryan Glasser, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στη Σχολή Επιστημών και Μηχανικής, είναι “τι πρέπει να κάνω για να αποκτήσω το κβαντικό μου σύστημα στην κατάσταση που επιθυμώ ; ” Ουσιαστικά, οι ερευνητές πρέπει να γνωρίζουν πώς να κάνουν τα σωματίδια να βρίσκονται σε ορισμένα μέρη ή να έχουν ορισμένες ενέργειες προκειμένου να τα μελετήσουν και να χρησιμοποιήσουν κβαντικούς υπολογιστές.

Αυτό είναι πιο δύσκολο με τα κβαντικά σωματίδια από ό,τι είναι, για παράδειγμα, με τις πέτρες σε μια σανίδα mancala. «Τα κβαντικά πράγματα είναι, γενικά, πολύ ευαίσθητα και δύσκολο να ελεγχθούν», είπε ο Glasser. «Το σύστημα μπορεί να καταρρεύσει γρήγορα και να σας κάνει να χάσετε οποιοδήποτε κβαντικό πλεονέκτημα έχετε ή επιθυμείτε να έχετε».

Οι κβαντικοί φυσικοί έχουν ήδη μερικές μεθόδους για να λύσουν αυτά τα προβλήματα, αλλά οι προσομοιώσεις που έκαναν οι ερευνητές σε αυτή τη μελέτη έδειξαν ότι το ManQala είναι πιο αποτελεσματικό, ακόμη και σε πιο απλά συστήματα. «Βλέπουμε ήδη πλεονεκτήματα, ακόμη και σε αυτά τα απλοποιημένα συστήματα τριών λίθων και τριών λάκκων», είπε ο Glasser.

Αυτή η μελέτη είναι μια από τις πολλές στον τομέα των κβαντικών παιχνιδιών, που «λαμβάνει αποτελεσματικά κανονικά παιχνίδια όπως το sudoku ή το πούλι ή το τικ-τακ και εφαρμόζει κανόνες κβαντικής φυσικής σε αυτά και βλέπει τι ενδιαφέροντα πράγματα μπορεί να συμβούν», είπε ο Glasser. Όταν έχουμε να κάνουμε με κβαντικά σωματίδια και όχι με φυσικές πέτρες, υπάρχει η ευκαιρία τα σωματίδια να παρεμβαίνουν μεταξύ τους όταν βρίσκονται σε γειτονικούς «λάκκους». Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερες διαθέσιμες κινήσεις, και για τον ManQala, τουλάχιστον, “μπορείτε να κερδίσετε το παιχνίδι εάν χρησιμοποιείτε κβαντικούς κανόνες, όπου δεν θα μπορούσατε να το κάνετε εάν χρησιμοποιείτε κλασικούς κανόνες”, είπε ο Glasser.

Αν και αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε σε προσομοιώσεις, ο Glasser είναι αισιόδοξος για τις μελλοντικές εφαρμογές του ManQala. “Είναι στη σφαίρα της θεωρίας αυτή τη στιγμή, αλλά νομίζω ότι είναι σίγουρα εφικτό πειραματικά”, είπε ο Glasser. Ελπίζει να εφαρμόσει το ManQala στον υπολογιστή cloud της IBM Quantum, τον οποίο έχει χρησιμοποιήσει για έρευνα στο παρελθόν, μαζί με τους συναδέλφους του Thomas Searles του Πανεπιστημίου του Ιλινόις του Σικάγο και τον Brian Kirby, επίκουρο καθηγητή φυσικής στο Tulane.