Μπορεί ένα παιχνίδι να διδάξει κβαντική μηχανική στα παιδιά; Can a game teach kids quantum mechanics?

Το qCraft είναι η επέκταση του παιχνιδιού Minecraft και φιλοδοξεί να εξοικειώσει τα παιδιά με αυτά που εμείς σήμερα θεωρούμε κβαντικά παράδοξα. Google Releases qCraft Mod For Minecraft So Kids Can Explore Quantum Computing.

Το Minecraft είναι ένα παιχνίδι που αναπτύχθηκε από την εταιρεία Mojang και κυκλοφόρησε για υπολογιστές πριν από δυο χρόνια περίπου. Όσοι έχουν ασχοληθεί με το παιχνίδι αυτό λένε ότι εστιάζει στη δημιουργικότητα και την οικοδόμηση, επιτρέποντας στους παίκτες να χτίσουν σε έναν τρισδιάστατο κόσμο, κατασκευές από κύβους διαφόρων υλικών, από μια μικρή ξύλινη καλύβα μέχρι ένα αντίγραφο του Enterprise από το Star Trek… Λένε επίσης ότι υπάρχουν εκατομμύρια χρήστες σε όλο τον κόσμο, κάθε ηλικίας, που όλοι τους έχουν ένα κοινό, τη μανία για δημιουργία…

Το qCraft είναι μια κβαντική (!) επέκταση αυτού του παιχνιδιού που δημιούργησε η Google. Οι έννοιες της κβαντικής υπέρθεσης, της κβαντικής σύμπλεξης και τα παράδοξα όπως κβαντική τηλεμεταφορά ή ο γάτος του Schrodinger αποτελούν μέρος του παιχνιδιού, έτσι ώστε ο παίκτης να εξοικειώνεται με τα κβαντικά φαινόμενα.

Κάποια από τα αντικείμενα στο qCraft εμφανίζουν κβαντικές ιδιότητες π.χ. ζεύγος κομματιών βρίσκονται σε κβαντική σύμπλεξη, συνδέονται μεταξύ τους σε μεγάλες αποστάσεις μέσα στον κόσμο του Minecraft, και η παρατήρηση του ενός επηρεάζει και το άλλο, ή κάποιο άλλο αντικείμενο βρίσκεται σε κβαντική υπέρθεση, είναι περισσότερα από ένα πράγμα ταυτόχρονα, και η παρατήρηση ενός τέτοιου αντικείμενο το επηρεάζει.

Μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν το παιχνίδι qCraft ΕΔΩ: http://qcraft.org/

Σκοπός του παιχνιδιού, πέρα από τη διασκέδαση, είναι η εξοικείωση του παίκτη με συγκεκριμένα κβαντικά φαινόμενα. Κι αν ο παίκτης είναι ένα μικρό παιδί (που πιθανόν στο μέλλον να ασχοληθεί με την κβαντική φυσική και κβαντικούς υπολογιστές) τότε το κέρδος θα είναι πολύ μεγαλύτερο, όσον αφορά την διαισθητική κατανόηση των κβαντικών εννοιών.

Δείτε ένα βίντεο με σχολιασμό των κβαντικών δομών του παιχνιδιού qCraft: “Schrödinger’s Ocelot: Behind the Scenes“

Όπως έγραψε ο John Preskill στο twitter, oι φυσικοί του 21ου αιώνα που παίζανε κβαντικά παιχνίδια στην παιδική τους ηλικία, δεν θα μπορούν να πιστέψουν ότι οι φυσικοί του 20ου αιώνα θεωρούσαν την κβαντική φυσική αλλόκοτη!

Το σίγουρο είναι ότι η κβαντική φυσική βρίσκεται ξανά στο προσκήνιο, εξαιτίας της εξέλιξης των κβαντικών υπολογιστών. Οι μελλοντικοί τεχνικοί και προγραμματιστές αυτών των υπολογιστών θα πρέπει να κατανοούν τι είναι το qubit (η βασική μονάδα μνήμης των κβαντικών υπολογιστών, που μπορεί να βρίσκεται όχι μόνο στις καταστάσεις 0 και 1 αλλά και σε κάθε δυνατή επαλληλία), ή τι ρόλο παίζουν οι κβαντικές πύλες  CNOT,  Ηadamard ,  Χ , Ζ , κ.λ.π.

Και όλα αυτά απαιτούν πολύ καλή γνώση της κβαντομηχανικής.

Παιχνίδια σαν το qCraft προφανώς δεν διδάσκουν κβαντική φυσική στα μικρά παιδιά – αυτό έτσι κι αλλιώς είναι αδύνατον προς το παρόν – “προετοιμάζουν” όμως την διαίσθησή τους όσον αφορά τις περίεργες κβαντικές έννοιες που θα συναντήσουν στις μελλοντικές σπουδές τους.

The D-Wave Two quantum computer has a 512-qubit processor (pictured) that can do some calculations thousands of times faster than conventional computers. D-WAVE

Οι κβαντικοί υπολογιστές αναμένεται να επιλύσουν προβλήματα που μέχρι τώρα θεωρούνταν άλυτα και γι αυτό θα κυριαρχήσουν τον 21ο αιώνα. Έτσι, η Google, εκτός από τα κβαντομηχανικά τουβλάκια τoυ παιχνιδιού qCraft, επενδύει σε συνεργασία με τη NASA, και στην ανάπτυξη του κβαντικού υπολογιστή D-Wave II (μάλιστα πριν από ένα μήνα περίπου ανακοινώθηκε, ότι αυτός ο κβαντικός υπολογιστής έλυσε ένα δύσκολο μαθηματικό πρόβλημα.

To βίντεο που ακολουθεί, σχετικό με τους κβαντικούς υπολογιστές, εμφανίστηκε στο κανάλι της Google πριν από μερικές μέρες:

A peek at the early days of the Quantum AI Lab: a partnership between NASA, Google, and a 512-qubit D-Wave Two quantum computer.