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見證連接與計(jì)算的「力量」

首頁(yè) 哥倫比亞考卡大學(xué)團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)量子游戲理論在真實(shí)硬件上的突破性驗(yàn)證

哥倫比亞考卡大學(xué)團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)量子游戲理論在真實(shí)硬件上的突破性驗(yàn)證

2025-08-15 08:26
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2025-08-15 08:26 ? 科技行者

這項(xiàng)由哥倫比亞考卡大學(xué)自然科學(xué)系的German Díaz Agreda、Carlos Andres Duran Paredes、Mateo Buenaventura Samboni、Jhon Alejandro Andrade團(tuán)隊(duì),以及都柏林大學(xué)國(guó)家人工智能中心的Sebastian Cajas Ordonez共同完成的開創(chuàng)性研究,于2025年8月發(fā)表在arXiv預(yù)印本平臺(tái)上。有興趣深入了解的讀者可以通過(guò)arXiv:2508.09050v1獲取完整論文。

說(shuō)到游戲,你可能想到的是電子競(jìng)技或棋類對(duì)弈,但科學(xué)家們研究的"游戲"卻要深?yuàn)W得多。在現(xiàn)實(shí)生活中,我們經(jīng)常面臨這樣的場(chǎng)景:一對(duì)情侶想一起度過(guò)周末,但男生想看足球比賽,女生想去聽歌劇。如果他們分別行動(dòng),兩人都會(huì)感到孤單;如果能達(dá)成一致,雖然可能不是各自的最愛,但至少能享受彼此的陪伴。這就是經(jīng)濟(jì)學(xué)家稱為"性別大戰(zhàn)"的經(jīng)典游戲理論模型,它揭示了現(xiàn)實(shí)中無(wú)處不在的協(xié)調(diào)難題。

傳統(tǒng)的游戲理論就像是用普通硬幣來(lái)決策——要么正面,要么反面,選擇有限且結(jié)果固定。但量子世界卻完全不同,這里的"硬幣"可以同時(shí)處于正面和反面的疊加狀態(tài),就像薛定諤的貓既死又活一樣神奇。更令人驚奇的是,兩個(gè)量子"硬幣"之間還可能存在一種神秘的糾纏關(guān)系,當(dāng)你觀察其中一個(gè)時(shí),另一個(gè)會(huì)瞬間做出相應(yīng)的改變,無(wú)論它們相距多遠(yuǎn)。

這種量子特性為解決協(xié)調(diào)問(wèn)題開辟了全新的可能性。理論上,利用量子糾纏,那對(duì)想要度過(guò)美好周末的情侶可以找到比傳統(tǒng)方法好上108%的解決方案。這就好比原本只能在兩個(gè)不理想的選擇中艱難取舍,現(xiàn)在卻能找到一個(gè)讓雙方都更滿意的第三條路。

然而,理論的美好往往要在現(xiàn)實(shí)的考驗(yàn)中才能證明其價(jià)值。目前的量子計(jì)算機(jī)還處于"嘈雜中等規(guī)模量子"(NISQ)時(shí)代,就像早期的電腦一樣,雖然功能強(qiáng)大但容易出錯(cuò)。量子比特就像極其敏感的樂(lè)器,稍有環(huán)境干擾就會(huì)"跑調(diào)",而且它們的"演奏"時(shí)間極短,必須在失去量子特性之前完成所有計(jì)算。

考卡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)決定迎接這個(gè)挑戰(zhàn),他們要在IBM的真實(shí)量子計(jì)算機(jī)上驗(yàn)證量子游戲理論是否真的比傳統(tǒng)方法更優(yōu)秀。這就像是要在一個(gè)充滿噪音的音樂(lè)廳里,用一把容易跑調(diào)的小提琴演奏復(fù)雜的協(xié)奏曲,難度可想而知。

一、量子世界中的"性別大戰(zhàn)"

要理解這項(xiàng)研究,我們首先需要了解什么是"性別大戰(zhàn)"游戲。這個(gè)名字聽起來(lái)很有爭(zhēng)議性,但實(shí)際上它只是經(jīng)濟(jì)學(xué)家用來(lái)描述一類協(xié)調(diào)問(wèn)題的術(shù)語(yǔ),最初由博弈論奠基人馮·諾伊曼在1944年提出。

傳統(tǒng)的性別大戰(zhàn)游戲可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的表格來(lái)表示。假設(shè)愛麗絲偏愛歌劇,鮑勃喜歡看電視,他們的選擇和滿意度如下:如果兩人都選擇歌劇,愛麗絲獲得3分滿意度,鮑勃獲得2分;如果兩人都看電視,愛麗絲獲得2分,鮑勃獲得3分;但如果他們選擇不同,兩人的滿意度都是0分,因?yàn)楠?dú)自行動(dòng)讓他們感到孤獨(dú)。

這個(gè)游戲的核心困境在于:雖然有兩個(gè)"雙贏"的結(jié)果,但每個(gè)人都更偏愛其中一個(gè),而且在沒(méi)有溝通的情況下,他們很可能做出不同的選擇,最終誰(shuí)也不滿意。在現(xiàn)實(shí)中,最優(yōu)策略是采用混合策略——愛麗絲有60%的概率選擇歌劇,鮑勃有40%的概率選擇歌劇。這樣,每人的期望滿意度是1.2分,但這種策略有48%的概率導(dǎo)致協(xié)調(diào)失敗。

量子版本的游戲則完全不同。1999年,德國(guó)的Eisert、Wilkens和Lewenstein三位科學(xué)家提出了一個(gè)革命性的想法:如果玩家不是操控經(jīng)典的選擇,而是操控量子比特呢?在他們的框架中,游戲不再?gòu)慕?jīng)典的確定狀態(tài)開始,而是從一個(gè)神奇的量子糾纏態(tài)開始。

這個(gè)初始狀態(tài)可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá),但用生活化的語(yǔ)言來(lái)說(shuō),就像是有一對(duì)神奇的硬幣,它們之間存在著超自然的聯(lián)系。這種聯(lián)系的強(qiáng)度由一個(gè)叫做γ的參數(shù)控制,就像調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量旋鈕一樣。當(dāng)γ等于0時(shí),兩個(gè)硬幣完全獨(dú)立,就像傳統(tǒng)游戲;當(dāng)γ等于π時(shí),兩個(gè)硬幣達(dá)到最大程度的量子糾纏。

在這個(gè)量子版本中,愛麗絲和鮑勃不再簡(jiǎn)單地選擇"歌劇"或"電視",而是對(duì)他們各自的量子比特執(zhí)行某種操作。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了四種不同的量子策略:第一種是"無(wú)為而治"策略(用I表示),就像什么都不做,保持量子比特的原始狀態(tài);第二種是"哈達(dá)瑪"策略(用H表示),這會(huì)讓量子比特進(jìn)入一種"既是0又是1"的疊加狀態(tài);第三種是"輕微旋轉(zhuǎn)"策略(用R(π/4)表示),像在量子空間中輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)旋鈕;第四種是"完全翻轉(zhuǎn)"策略(用R(π)表示),相當(dāng)于把量子比特完全顛倒。

理論計(jì)算表明,通過(guò)巧妙地選擇糾纏強(qiáng)度γ和合適的量子策略,愛麗絲和鮑勃都能獲得2.5分的滿意度——這比傳統(tǒng)游戲的最優(yōu)結(jié)果1.2分高出108%!這就像是魔法一樣,量子糾纏讓原本互相沖突的利益找到了完美的平衡點(diǎn)。

二、現(xiàn)實(shí)量子計(jì)算機(jī)的挑戰(zhàn)

理論上的優(yōu)勢(shì)固然誘人,但要在真實(shí)的量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)這個(gè)美好愿景卻面臨重重困難。目前的量子計(jì)算機(jī)就像是一臺(tái)極其嬌貴的精密儀器,任何微小的干擾都可能讓整個(gè)計(jì)算過(guò)程"翻車"。

量子比特的脆弱性可以這樣理解:它們就像是在狂風(fēng)中燃燒的蠟燭,稍有不慎就會(huì)熄滅。環(huán)境中的電磁波、溫度波動(dòng)、甚至是宇宙射線都可能破壞量子比特的精密狀態(tài)。更糟糕的是,量子比特之間的操作(量子門)也不是完美的,就像一臺(tái)老舊的打印機(jī),偶爾會(huì)出現(xiàn)斑點(diǎn)或錯(cuò)位。

此外,當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)量子游戲時(shí),問(wèn)題變得更加復(fù)雜。他們需要在IBM的量子計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行31個(gè)不同的電路,使用62個(gè)量子比特。這就像是要在一個(gè)嘈雜的廚房里同時(shí)烹飪31道不同的菜,每道菜都需要精確的火候控制,而且各個(gè)爐灶之間還會(huì)相互干擾。

量子計(jì)算機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是,它們不能像經(jīng)典計(jì)算機(jī)那樣精確地給出結(jié)果。相反,每次測(cè)量都只能得到一個(gè)隨機(jī)的結(jié)果,只有通過(guò)大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)(通常稱為"shots")才能統(tǒng)計(jì)出真正的概率分布。這就像是投擲硬幣來(lái)估計(jì)其正反面的概率,投擲次數(shù)越多,估計(jì)越準(zhǔn)確,但永遠(yuǎn)不可能得到完全精確的答案。

三、創(chuàng)新的"引導(dǎo)電路映射"策略

面對(duì)這些挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有放棄,而是開發(fā)了一種名為"引導(dǎo)電路映射"(GCM)的創(chuàng)新策略來(lái)對(duì)抗噪聲和錯(cuò)誤。這個(gè)策略的核心思想是動(dòng)態(tài)地選擇最優(yōu)的量子比特對(duì),就像一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)音師總是能找到音質(zhì)最好的樂(lè)器一樣。

IBM的量子計(jì)算機(jī)并不是所有量子比特都能直接相互作用的。它們的連接關(guān)系就像一張地鐵線路圖,有些站點(diǎn)直接相連,有些則需要通過(guò)其他站點(diǎn)中轉(zhuǎn)。研究團(tuán)隊(duì)首先需要了解這張"地鐵圖",找出哪些量子比特對(duì)可以直接進(jìn)行雙量子比特操作。

更重要的是,不同的量子比特對(duì)有不同的"健康狀況"。IBM定期會(huì)公布每個(gè)量子比特和量子門的錯(cuò)誤率,就像醫(yī)院會(huì)定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)一樣。GCM策略的智慧在于,它會(huì)根據(jù)這些實(shí)時(shí)的"體檢報(bào)告"來(lái)選擇表現(xiàn)最好的量子比特對(duì)。

具體來(lái)說(shuō),GCM策略包含幾個(gè)關(guān)鍵步驟。首先,它會(huì)從量子計(jì)算機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中挑選出31對(duì)物理上直接相連的量子比特。為了避免相互干擾,每對(duì)量子比特之間至少要間隔一個(gè)量子比特的距離,就像在嘈雜的圖書館里,人們會(huì)故意選擇相隔較遠(yuǎn)的座位來(lái)減少干擾。

接下來(lái),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為每對(duì)量子比特評(píng)分,就像為餐廳打星級(jí)一樣。評(píng)分考慮多個(gè)因素:?jiǎn)瘟孔颖忍亻T的錯(cuò)誤率、雙量子比特門的錯(cuò)誤率、量子比特的相干時(shí)間(它們能保持量子狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度),以及讀出錯(cuò)誤率(測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性)。

有了這些評(píng)分,GCM策略就會(huì)將31個(gè)不同的游戲電路分配給表現(xiàn)最好的31對(duì)量子比特。這個(gè)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的,意味著如果某對(duì)量子比特在某次實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)不佳,下次就會(huì)被替換為表現(xiàn)更好的備選方案。

這種策略的效果是顯著的。在沒(méi)有使用GCM策略的初步實(shí)驗(yàn)中,結(jié)果就像一團(tuán)亂麻,完全看不出任何有意義的規(guī)律。量子游戲的理論優(yōu)勢(shì)完全被噪聲掩蓋,就像在暴風(fēng)雨中試圖聽清遠(yuǎn)處的音樂(lè)。

但當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用GCM策略后,情況發(fā)生了戲劇性的變化?;靵y的數(shù)據(jù)點(diǎn)開始呈現(xiàn)出清晰的趨勢(shì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果開始跟蹤理論預(yù)測(cè)的曲線形狀。雖然仍然存在偏差和不確定性,但量子優(yōu)勢(shì)的輪廓清晰可見。

四、令人振奮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)精心的準(zhǔn)備和大量的實(shí)驗(yàn),研究團(tuán)隊(duì)在IBM的"夏洛克"(ibm_sherbrooke)量子處理器上獲得了令人振奮的結(jié)果。這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)擁有127個(gè)量子比特,采用了IBM最新的"鷹"架構(gòu),雙量子比特門的錯(cuò)誤率約為0.25%,平均相干時(shí)間約為286微秒。

實(shí)驗(yàn)的規(guī)模是前所未有的。研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了31個(gè)不同的糾纏參數(shù)γ值,從0到π均勻分布,每個(gè)參數(shù)值對(duì)應(yīng)四種不同的量子策略,每種策略重復(fù)執(zhí)行5次,每次測(cè)量2048個(gè)樣本。這意味著總共進(jìn)行了31×4×5×2048 = 1,269,760次量子測(cè)量,產(chǎn)生了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

結(jié)果令人欣喜,同時(shí)也充滿挑戰(zhàn)。好消息是,盡管存在硬件噪聲和系統(tǒng)性誤差,所有四種量子策略都清晰地展現(xiàn)出了理論預(yù)測(cè)的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)雖然有波動(dòng),但總體上跟隨著理論曲線的形狀,就像在波濤洶涌的海面上仍能辨認(rèn)出潛在的海流方向。

具體來(lái)看,"無(wú)為而治"策略(I)的結(jié)果最為接近理論預(yù)測(cè),但也顯示出最大的噪聲影響。實(shí)驗(yàn)得到的滿意度值系統(tǒng)性地低于理論預(yù)測(cè),這主要是由于量子退相干和門操作錯(cuò)誤的累積效應(yīng)。

"哈達(dá)瑪"策略(H)表現(xiàn)出了最好的噪聲抗性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)的偏差最小,分布也相對(duì)集中。這可能是因?yàn)楣_(dá)瑪門是量子計(jì)算中最基礎(chǔ)和優(yōu)化最好的操作之一,就像鋼琴演奏中的基礎(chǔ)音階,即使在不完美的條件下也能保持相對(duì)的穩(wěn)定性。

兩種旋轉(zhuǎn)策略R(π/4)和R(π)則顯示出了有趣的對(duì)比。輕微旋轉(zhuǎn)策略對(duì)噪聲更敏感,這可能是因?yàn)樗枰_的角度控制。而完全翻轉(zhuǎn)策略雖然涉及更大的操作,但由于其簡(jiǎn)單性,反而表現(xiàn)出了不錯(cuò)的魯棒性。

最重要的發(fā)現(xiàn)是,即使在噪聲環(huán)境中,量子策略仍然保持了對(duì)經(jīng)典策略的優(yōu)勢(shì)。雖然實(shí)際的滿意度值沒(méi)有達(dá)到理論上的2.5分,但在大多數(shù)情況下仍然顯著高于經(jīng)典游戲的1.2分基準(zhǔn)。相對(duì)誤差控制在3.5%到12%之間,這對(duì)于當(dāng)前的NISQ技術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。

有趣的是,研究團(tuán)隊(duì)還觀察到了一些系統(tǒng)性的模式。在所有策略中,當(dāng)糾纏參數(shù)γ約為0.6時(shí),都出現(xiàn)了一個(gè)一致的"低谷"現(xiàn)象。這種一致性表明這不是隨機(jī)噪聲的結(jié)果,而很可能反映了量子硬件的某種系統(tǒng)性行為。這就像是所有的樂(lè)器在某個(gè)特定音調(diào)上都有輕微的跑調(diào),暗示可能存在共同的物理原因。

五、深層含義與未來(lái)展望

這項(xiàng)研究的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一個(gè)簡(jiǎn)單的量子游戲驗(yàn)證。它首次在真實(shí)的量子硬件上證明了量子博弈論的實(shí)際可行性,為這個(gè)理論領(lǐng)域向?qū)嵱脩?yīng)用的轉(zhuǎn)化鋪平了道路。

從技術(shù)角度來(lái)看,GCM策略的成功為量子算法在NISQ設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這種動(dòng)態(tài)的資源分配和錯(cuò)誤緩解方法可能在其他量子應(yīng)用中也大有用處,比如量子優(yōu)化、量子機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。

更廣泛地說(shuō),這項(xiàng)研究為理解量子優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)實(shí)條件下的表現(xiàn)提供了重要洞察。理論上的量子優(yōu)勢(shì)能否在實(shí)際中實(shí)現(xiàn),一直是量子計(jì)算領(lǐng)域爭(zhēng)議最大的問(wèn)題之一。這項(xiàng)研究表明,至少在某些應(yīng)用場(chǎng)景中,量子優(yōu)勢(shì)確實(shí)可以在噪聲環(huán)境中幸存并產(chǎn)生實(shí)際價(jià)值。

從應(yīng)用前景來(lái)看,量子博弈論可能在多個(gè)領(lǐng)域找到用武之地。在供應(yīng)鏈管理中,多個(gè)供應(yīng)商和制造商之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題本質(zhì)上就是多人博弈,量子增強(qiáng)的協(xié)調(diào)機(jī)制可能幫助實(shí)現(xiàn)更高效的資源配置。在智能電網(wǎng)中,分布式能源的調(diào)度和平衡也涉及復(fù)雜的多方協(xié)調(diào),量子策略可能提供更優(yōu)的解決方案。

在金融市場(chǎng)中,交易者之間的策略互動(dòng)、拍賣機(jī)制的設(shè)計(jì)、以及風(fēng)險(xiǎn)管理中的多方協(xié)調(diào)都可能受益于量子博弈論的洞察。甚至在人工智能領(lǐng)域,多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)也可能從量子增強(qiáng)的策略中獲得新的突破。

當(dāng)然,從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。目前的實(shí)驗(yàn)只涉及兩個(gè)玩家的相對(duì)簡(jiǎn)單的游戲,而現(xiàn)實(shí)中的協(xié)調(diào)問(wèn)題往往涉及多個(gè)參與者和更復(fù)雜的策略空間。量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模和穩(wěn)定性也需要大幅提升才能支持真正的大規(guī)模應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)也誠(chéng)實(shí)地指出了當(dāng)前研究的局限性。由于IBM量子計(jì)算機(jī)的使用時(shí)間限制,他們只能進(jìn)行有限次數(shù)的重復(fù)實(shí)驗(yàn),這限制了統(tǒng)計(jì)分析的精度。未來(lái)的研究需要更大的樣本量來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

此外,目前觀察到的系統(tǒng)性偏差(比如γ = 0.6處的一致性低谷)需要更深入的理論分析才能完全理解。這可能需要發(fā)展新的錯(cuò)誤模型來(lái)描述NISQ設(shè)備中復(fù)雜的噪聲行為。

六、走向量子增強(qiáng)的未來(lái)

展望未來(lái),這項(xiàng)研究為量子博弈論的發(fā)展指明了幾個(gè)重要方向。首先是擴(kuò)展到多玩家游戲的研究?,F(xiàn)實(shí)中的大多數(shù)協(xié)調(diào)問(wèn)題都涉及三個(gè)或更多的參與者,而量子糾纏在多體系統(tǒng)中展現(xiàn)出更加豐富和復(fù)雜的行為,這可能帶來(lái)更大的策略優(yōu)勢(shì)。

其次是跨平臺(tái)驗(yàn)證的重要性。目前的研究只在IBM的超導(dǎo)量子處理器上進(jìn)行,而其他技術(shù)路線的量子計(jì)算機(jī)(如離子阱、中性原子等)可能表現(xiàn)出不同的噪聲特性和性能。在不同平臺(tái)上驗(yàn)證量子博弈論的效果,有助于區(qū)分哪些優(yōu)勢(shì)是普遍的量子現(xiàn)象,哪些是特定硬件的產(chǎn)物。

錯(cuò)誤緩解技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也是關(guān)鍵。GCM策略只是一個(gè)開始,更高級(jí)的錯(cuò)誤緩解方法,如零噪聲外推、虛擬蒸餾等技術(shù)的結(jié)合使用,可能進(jìn)一步提升量子博弈的保真度。

最令人興奮的是,隨著量子硬件技術(shù)的快速進(jìn)步,我們可能很快就會(huì)看到量子博弈論的實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前的NISQ設(shè)備雖然有限制,但已經(jīng)足以驗(yàn)證量子優(yōu)勢(shì)的存在。當(dāng)量子計(jì)算機(jī)變得更大、更穩(wěn)定、更便宜時(shí),量子增強(qiáng)的協(xié)調(diào)機(jī)制可能成為解決復(fù)雜多方協(xié)調(diào)問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)工具。

說(shuō)到底,這項(xiàng)研究最重要的貢獻(xiàn)不僅僅是證明了某個(gè)特定理論的正確性,而是開創(chuàng)了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域——實(shí)用量子博弈論。它展示了量子計(jì)算不僅僅是一個(gè)計(jì)算工具,更是一種全新的思維方式,能夠?yàn)槿祟惿鐣?huì)中最基本的協(xié)調(diào)和合作問(wèn)題提供革命性的解決方案。

當(dāng)我們回顧這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究時(shí),不禁讓人想起量子物理學(xué)的另一個(gè)深刻洞察:在量子世界中,觀察者和被觀察者、參與者和游戲本身都是不可分離的整體。也許,量子博弈論最終會(huì)告訴我們,在一個(gè)深度互聯(lián)的世界里,真正的智慧不在于擊敗對(duì)手,而在于通過(guò)量子糾纏般的深層協(xié)調(diào),創(chuàng)造出讓所有參與者都受益的全新可能性。研究團(tuán)隊(duì)在GitHub上開源了所有代碼(https://github.com/Carlosandp/GCMStrategy),讓更多研究者能夠在這個(gè)基礎(chǔ)上繼續(xù)探索量子增強(qiáng)協(xié)調(diào)機(jī)制的無(wú)限可能。

Q&A

Q1:量子版本的"性別大戰(zhàn)"游戲與傳統(tǒng)版本有什么區(qū)別?

A:傳統(tǒng)版本中,兩個(gè)玩家只能在有限的選擇中進(jìn)行決策,最優(yōu)結(jié)果下每人滿意度只有1.2分,還有48%概率協(xié)調(diào)失敗。量子版本通過(guò)引入量子糾纏和疊加態(tài),讓玩家可以采用更豐富的策略,理論上能讓雙方都獲得2.5分滿意度,比傳統(tǒng)方法高出108%,實(shí)現(xiàn)真正的"雙贏"。

Q2:什么是"引導(dǎo)電路映射"策略,它如何幫助克服量子計(jì)算機(jī)的噪聲問(wèn)題?

A:GCM策略是研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的創(chuàng)新噪聲緩解方法,它會(huì)根據(jù)IBM量子計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)選擇錯(cuò)誤率最低的量子比特對(duì)來(lái)執(zhí)行游戲。就像選擇音質(zhì)最好的樂(lè)器演奏一樣,通過(guò)避開表現(xiàn)不佳的硬件組件,顯著提升了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和保真度。

Q3:這項(xiàng)研究在真實(shí)量子計(jì)算機(jī)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何?

A:盡管存在硬件噪聲,實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然令人振奮。在IBM的127量子比特處理器上進(jìn)行的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)顯示,所有四種量子策略都保持了對(duì)傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢(shì),相對(duì)誤差控制在3.5%到12%之間。這首次證明了量子博弈論的優(yōu)勢(shì)可以在現(xiàn)實(shí)的噪聲環(huán)境中實(shí)現(xiàn),為實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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