หมากรุกควอนตัมคืออะไร? [The Rules and How to Play Guide]
หมากรุกควอนตัมเป็นแนวคิดที่เล่นกันมานานหลายปี โดยแฟน ๆ ของการคำนวณควอนตัมมองว่าหมากรุกคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมที่ไม่เพียงแต่วางรากฐานของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับผู้ที่ไม่ได้ฝึกหัดเท่านั้น แต่ยังผลักดันขีดจำกัดของการคำนวณควอนตัมไปสู่ทิศทางที่ยังไม่ได้สำรวจก่อนหน้านี้ .
แต่หมากรุกควอนตัมคืออะไร และคุณเล่นมันได้อย่างไร?
หมากรุกควอนตัมคืออะไร?
“แนวคิดเบื้องหลังหมากรุกควอนตัมคือการนำสิ่งที่คาดเดาไม่ได้มาสู่หมากรุก” Selim Akl ศาสตราจารย์จาก School of Computing แห่งมหาวิทยาลัย Queen กล่าว หนึ่งในผู้สร้างเกม–
ย้อนกลับไปในปี 2010 Akl และนักเรียนของเขา Alice Wismath ได้วางแผนว่าหมากรุกควอนตัมไม่เพียงแต่จะสร้างทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังทำให้เป็นจริงได้โดยใช้แนวคิดที่บิดเบือนความเป็นจริง นั่นคือกลศาสตร์ควอนตัม พวกเขาคิดค้นเวอร์ชันที่ใช้งานได้จริงของเกมเพื่อเล่นระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ หรือระหว่างมนุษย์กับมนุษย์
ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คนอื่นๆ ก็รับความท้าทายและสร้างรูปแบบที่แตกต่างกันโดยมีกฎและโครงสร้างหมากรุกควอนตัมที่แตกต่างกัน แต่สาระสำคัญยังคงเหมือนเดิมมาโดยตลอด นั่นคือเพื่อแสดงให้เห็นว่าหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมสามารถค้นพบในเกมกระดานที่เก่าแก่และน่าดึงดูดที่สุดเกมหนึ่งของโลกได้อย่างไร
แก่นแท้ของหมากรุกควอนตัม
เรื่องราวเริ่มต้นด้วยหลักการสำคัญบางประการของกลศาสตร์ควอนตัม กล่าวคือ การซ้อน การพัวพัน และเอฟเฟกต์ของผู้สังเกตการณ์ ทั้งสามสิ่งนี้ทำให้เกิดมุมมองควอนตัมของความเป็นจริงอย่างมากจากทั้งฟิสิกส์ของนิวตันและทฤษฎีสัมพัทธภาพ และทั้งสามคุณสมบัติในหมากรุกควอนตัม
และสำหรับหลาย ๆ คน แนวคิดก็คือหากผู้สร้างเกมสามารถปรับเปลี่ยนกฎของหมากรุกเพื่อสะท้อนแนวคิดควอนตัมเหล่านี้ เราจะไม่เพียงมีหมากรุกสนุกๆ อยู่ในมือของเราเท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องมือการเรียนการสอนเพื่ออธิบายหลักการพื้นฐานเหล่านี้อย่างละเอียดอีกด้วย
การเชื่อมโยงหมากรุกและกลศาสตร์ควอนตัม
มาดูการซ้อนทับกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่บอกว่าระบบควอนตัมสามารถดำรงอยู่ในหลายสถานะได้ในคราวเดียว นั่นเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ในระบบคลาสสิก ซึ่งบอกว่าเรือ Rook ไม่สามารถเคลื่อนที่ในแนวนอนและแนวตั้งได้ ในขณะเดียวกันก็เคลื่อนที่ในแนวทแยงเหมือนบิชอปด้วย อย่างไรก็ตาม การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอนุภาคควอนตัม เช่น อิเล็กตรอนสามารถมีอยู่ได้ในหลายสถานะพร้อมๆ กัน ตัวอย่างเช่น พวกมันสามารถอยู่ในตำแหน่งซ้อนของสถานะสปินขึ้นและสปินดาวน์ และเมื่อสังเกตหรือวัดเท่านั้นที่อนุภาคเหล่านี้จะยุบตัวเป็นสถานะใดสถานะหนึ่ง สถานะที่เป็นไปได้ของพวกเขา
เป็นแนวคิดที่เหลือเชื่ออย่างแน่นอนที่จะก้าวเข้าสู่เกมกระดานอายุ 1,400 ปีนี้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีอัศวิน บิชอป เบี้ยและอื่น ๆ อย่างชัดเจนครอบครองตำแหน่งคงที่และท่าเคลื่อนไหวบนกระดาน
แต่ถ้าพวกเขาไม่ได้ล่ะ?
ปัจจัยที่ไม่สามารถคาดเดาได้
-[A chess piece] มีอยู่บนกระดานทั้งสองแห่งจนกว่าการวัดในภายหลังในเกมจะตัดสินผลลัพธ์ การมีอยู่ของการซ้อนทับทำให้ชิ้นส่วนต่างๆ พันกัน ดังนั้นตำแหน่งของพวกมันจึงเชื่อมโยงกัน” กล่าว ผู้บุกเบิกหมากรุกควอนตัมอีกคนคือ Chris Cantwell–
ดังนั้น ด้วยตัวหมากรุกที่เปิดให้เล่นได้ฟรีในสองที่พร้อมกัน เกมดังกล่าวจึงมีความคาดเดาไม่ได้ในระดับหนึ่ง ซึ่งถือว่าเป็นเกมที่จงใจอย่างยิ่ง มันไม่เหมือนกับการใส่ลูกเต๋าสักคู่ลงในการเล่น แต่ถึงกระนั้น ผู้เล่นก็ต้องปรับตัวให้เข้ากับความเป็นไปได้ที่ราชินีของพวกเขาอาจจะอยู่ใน D1 … หรือไม่
ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของหมากรุกควอนตัม
แน่นอนว่าวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์มีความเกี่ยวข้องกับหมากรุกมาช้านาน โดยหนึ่งในการทดสอบพลังการประมวลผลในยุคแรกๆ ก็คือว่าเครื่องจักรสามารถเล่นเกมต่อสู้กับมนุษย์ได้ดีเพียงใด
การถกเถียงดังกล่าวดำเนินไปเป็นเวลาหลายทศวรรษในช่วงกลางทศวรรษที่ 20ไทย ศตวรรษจนกระทั่ง Deep Blue ของ IBM เอาชนะแชมป์โลก Garry Kasparov ในปี 1997 ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คอมพิวเตอร์ได้ย้ายไปยังดินแดนอื่น ปล่อยให้ผู้เล่นหมากรุกในปัจจุบันประเมินว่าการเคลื่อนไหวที่มนุษย์สร้างขึ้นนั้นดีแค่ไหนโดยการดูว่าคอมพิวเตอร์หมากรุก (เครื่องยนต์) จะเป็นอย่างไร ได้เล่นแทนแล้ว
Akl และ Wismath พังทลาย
และมันเป็นสถานการณ์ของมนุษย์ที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลังเมื่อพูดถึงเกมกระดานที่ยอดเยี่ยมเกมหนึ่งของโลกที่ทำให้ Akl เสนอหมากรุกเวอร์ชันควอนตัม ซึ่งการนำการซ้อนทับเข้ามาในเกมอาจทำให้มนุษย์ได้ขาอีกครั้ง ขึ้นไปบนเครื่องจักร
นี่คือ Akl ที่พูดถึงเวอร์ชันเกมของ Wismath: “การทดลองแสดงให้เห็นว่า Quantum Chess เป็น ‘อีควอไลเซอร์’ อย่างแท้จริง ดังที่เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามนุษย์มีโอกาสต่อสู้กับคอมพิวเตอร์จริงๆ”
แต่ไม่ใช่แค่ความปรารถนาที่จะส่งเสริมมนุษย์เท่านั้นที่ผลักดันวิวัฒนาการของหมากรุกควอนตัมไปข้างหน้า Cantwell มองว่าเกมนี้เป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบในการนำทฤษฎีควอนตัมมาสู่คนทั่วไป
Cantwell – หมากรุกควอนตัมในวัฒนธรรมสมัยนิยม
ในปี 2014 Cantwell เริ่มเล่นกับแนวคิดในการคิดค้นวิธีที่ผู้เล่นโต้ตอบกับปรากฏการณ์ควอนตัม “ในลักษณะที่สัมผัสได้”
และด้วยความร่วมมือกับสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย เขาไม่เพียงแต่มีหมากรุกควอนตัมเวอร์ชันใช้งานได้จริงภายในปี 2559 เท่านั้น แต่ยังโชคดีอยู่ข้างๆ อีกด้วย
ในขณะนั้น Caltech กำลังจัดงานเพื่อเฉลิมฉลองมรดกของนักฟิสิกส์ชื่อดัง Richard Feynman และจะมีวิธีใดที่ดีไปกว่าการทำการแข่งขันหมากรุกควอนตัมระหว่างนักแสดง Paul Rudd และ … รอมัน … Stephen Hawking
วิดีโอผลลัพธ์ – เรียกว่า ใครๆ ก็สามารถควอนตัมได้ และบรรยายโดยคีอานู รีฟส์ เป็นเรื่องน่าขบขัน และการได้รับความสนใจจากทั่วโลกในหมากรุกควอนตัม
แต่หมากรุกควอนตัมสามารถเล่นได้จริงหรือ? คำตอบคือใช่
วิธีเล่นหมากรุกควอนตัม
มาดูวิธีการเล่นหมากรุกควอนตัมทั้งสองเวอร์ชันนี้ โดยเริ่มจาก Wismath’s การตั้งค่าจะเหมือนกับหมากรุกทั่วไป: กระดานขนาด 8×8 สี่เหลี่ยมสีดำและสีขาว และแต่ละชิ้นมีสิบหกตัว
หมากรุกควอนตัมของ Wismath
รูปแบบการเล่นเริ่มต้นด้วยตัวหมากในตำแหน่งดั้งเดิม โดยกฎหมากรุกควอนตัมกำหนดว่าตัวหมากทั้งหมดยกเว้นราชาทั้งสองจะเริ่มต้นในสถานะควอนตัมซ้อน ซึ่งหมายความว่าหมากมีสถานะควอนตัม (และไม่ทราบแน่ชัด) หรือสถานะคลาสสิก (ทราบ)
ชิ้นส่วนต่างๆ เคลื่อนที่ในวิถีดั้งเดิม (เช่น บิชอปในแนวทแยง และ Rooks เคลื่อนที่ในแนวตั้งและแนวนอน) และสามารถจับชิ้นส่วนของฝ่ายตรงข้ามได้ตามปกติ เคล็ดลับก็คือการซ้อนทับของแต่ละชิ้น (ยกเว้นของกษัตริย์) นั้นเป็นปริศนา ซึ่งได้รับการสุ่มกำหนดโดยโปรแกรมหมากรุกควอนตัม นอกจากนี้ เมื่อผู้เล่นสัมผัสชิ้นส่วนในสถานะควอนตัม ชิ้นส่วนนั้นจะ “ยุบ” เหมือนอนุภาคควอนตัมให้เป็นหนึ่งในสองสถานะที่เป็นไปได้ (และวัดได้)
กฎอื่นๆ เน้นย้ำถึงเกมของวิสแมธ เช่น เมื่อชิ้นส่วนอยู่บนสี่เหลี่ยมสีขาว ชิ้นส่วนนั้นจะมีเฉพาะตำแหน่งคงที่แบบคลาสสิก แต่เมื่อมันตกลงบนสี่เหลี่ยมสีดำ จะต้องเปลี่ยนควอนตัมไปสู่การซ้อนทับ แต่ทุกอย่างก็จบลงในรูปแบบเดียวกัน ด้วยการจับกุมราชาของคู่ต่อสู้
กฎของ Cantwell สำหรับหมากรุกควอนตัม
สำหรับมุมมองที่แตกต่างออกไป Cantwell เลือกที่จะนำเสนอความน่าจะเป็นอย่างเด่นชัดมากขึ้นในหมากรุกควอนตัม การซ้อนทับหมายความว่าอนุภาคสามารถเคลื่อนที่ได้และไม่เคลื่อนที่ในเวลาเดียวกัน และแคนต์เวลล์เห็นว่าการแสดงอย่างเพียงพอในหมากรุกหมายถึงการพูดถึงการกำหนดค่าที่เป็นไปได้ของชิ้นส่วนบนกระดานมากกว่าหนึ่งรายการ ซึ่งมีผลมากกว่า กระดานหมากรุกหนึ่งอัน
ตัวอย่างเช่น หากผู้เล่นย้ายชิ้นส่วนในตำแหน่งซ้อนทับ เช่น บิชอปที่ C1 ถึง G5 สิ่งที่เกิดขึ้นคือมีความน่าจะเป็น 50% ที่บิชอปได้ย้ายไปที่ G5 และความน่าจะเป็น 50% ที่มันจะไม่ขยับเลย : กระดานสองกระดาน อันหนึ่งมีบิชอปที่ C1 และอีกอันอยู่ที่ G5
ความพัวพันและการสังเกตในหมากรุกควอนตัม
ในรูปแบบของตัวเอง หมากรุกควอนตัมทั้งสองรูปแบบดูเหมือนจะจับความเป็นจริงของการซ้อนทับได้ แต่สิ่งที่เกี่ยวกับการพัวพัน? แนวคิดที่อาจดูแปลกประหลาดจากมุมมองในชีวิตประจำวันของเราเกี่ยวกับโลกก็คือสถานะของอนุภาคควอนตัมหนึ่งอนุภาคที่เกี่ยวข้องและได้รับผลกระทบจาก (พันกันด้วย) อีกอนุภาคหนึ่ง โดยไม่คำนึงถึงระยะห่างระหว่างอนุภาคเหล่านั้น
นั่นก็อยู่ในเวอร์ชันของ Cantwell เช่นกัน เนื่องจากการซ้อนทับของชิ้นเดียวอาจหรืออาจส่งผลต่อตัวเลือกที่มีให้กับชิ้นส่วนอื่นๆ สมมติว่าคุณกำลังย้าย D2 Pawn ไปที่ D4 นั่นจะเปิดเส้นทแยงมุมให้อธิการ C1 ของคุณมุ่งหน้าไปที่ F4 หรือ G5 แต่นั่นหมายความว่าความน่าจะเป็นของบิชอปที่จะอยู่ที่ G5 นั้นขึ้นอยู่กับว่าการย้ายจำนำ D2-D4 เกิดขึ้นจริงหรือไม่ อีกครั้ง กระดานแห่งความเป็นไปได้และความน่าจะเป็นมากมาย
สรุปแล้ว สิ่งต่างๆ มีความซับซ้อนอย่างรวดเร็ว โชคดีที่เกมของ Cantwell ใช้การวัดผลเป็นวิธีหนึ่งในการทำให้เกมง่ายขึ้น
เช่นเดียวกับความจริงที่ว่าการสังเกตคิวบิต (ควอนตัมบิต) จะส่งผลต่อสถานะของพวกเขา เช่นเดียวกับชิ้นหมากรุกควอนตัม ในกรณีนี้ เมื่อชิ้นส่วนสองชิ้นในกระดานชิ้นหนึ่งพบว่าตัวเองอยู่ในสี่เหลี่ยมจัตุรัสเดียวกัน ความน่าจะเป็นที่แต่ละชิ้นจะอยู่ที่นั่นจะเป็นตัวกำหนดว่าชิ้นหนึ่งหรืออีกชิ้นหนึ่งจะใช้พื้นที่นั้น ยิ่งไปกว่านั้น มันจะแก้ไขสิ่งกีดขวางก่อนหน้านี้ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่นั้นด้วย
ทั้งหมดนี้เป็นเพียงรสชาติที่หมากรุกควอนตัมสามารถพาคุณไปได้ แต่ในขณะที่ฟิสิกส์ดูเหมือนจะนำเสนอได้ดี มันสนุกไหม?
กลยุทธ์และการเล่นหมากรุกควอนตัม
สิ่งที่ชัดเจนที่สุดสำหรับหมากรุกควอนตัมคือการแทรกการสุ่มเข้าไปในเกมซึ่งสำหรับหลาย ๆ คนมีเสน่ห์เนื่องจากขาดโอกาส (ในแง่หนึ่ง) หมากรุกมีเจตนาและคาดเดาได้: มีเพียงคุณและสมองของคุณ (และสมองของคู่ต่อสู้) แต่ในหมากรุกควอนตัม ผู้เล่นไม่ทราบแน่ชัดว่าชิ้นส่วนต่างๆ อยู่ที่ไหนหรือจะเป็นอย่างไร และถึงแม้สิ่งนั้นอาจใช้ได้ผลในฐานะตัวแทนของวิทยาศาสตร์ แต่ก็ทำให้เกิดการเล่นเกมและยุทธวิธีที่ยากลำบากอย่างแน่นอน
แฟน ๆ ของหมากรุกควอนตัมชี้ให้เห็นว่ากลยุทธ์นั้นมีลักษณะผ่านการประมาณความน่าจะเป็น และถึงแม้จะเป็นเรื่องจริง แต่ก็ยังไม่แน่ใจว่ามีผู้เล่นมากพอที่จะควบคุมผลลัพธ์เพื่อทำให้เกมคุ้มค่าและแพร่หลายหรือไม่
ชุมชนหมากรุกควอนตัมออนไลน์: แพลตฟอร์มและทัวร์นาเมนต์
จนถึงขณะนี้หมากรุกควอนตัมแผนกต้อนรับส่วนหน้าได้รับในชุมชนเกม แสดงให้เห็นถึงโครงการวิทยาศาสตร์ที่ยังคงพยายามค้นหาจุดยืน
การแข่งขันหมากรุกควอนตัมที่แท้จริงจัดขึ้นที่ การประชุม Q2B ปี 2020 เกี่ยวกับการประมวลผลควอนตัม โดยมี Aleksander Kubica จาก AWS เป็นผู้ชนะ คูบิกายังคงก้าวต่อไปและทำซ้ำความสำเร็จในปี 2021 กับผู้เล่น Seneca Meeks ของ Google Quantum AI
แต่หลังจากเหตุการณ์เริ่มแรกเหล่านั้น ความสนใจในเกมดูเหมือนจะลดน้อยลง
ลองใช้ Chess.com ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มการเล่นหมากรุกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก ซึ่งถึงแม้จะมีเพจสำหรับแฟนหมากรุกควอนตัม แต่ก็ไม่มีอะไรนอกจากลิงก์ไปยังแพลตฟอร์มเกมอื่น ไอน้ำจนถึงตอนนี้ บทวิจารณ์ของผู้เล่นมี “หลากหลาย”
อนาคตของหมากรุกควอนตัม
แล้วอนาคตของหมากรุกควอนตัมจะเป็นอย่างไร? ด้วยการแทงอย่างจริงจังเพียงไม่กี่ครั้งและฐานแฟนคลับที่ทุ่มเทแต่พอประมาณ ดูเหมือนว่าจะมีพื้นที่มากมายสำหรับการเติบโตและการปรับปรุง หากมีสิ่งใด มันเป็นวิธีที่สนุกและน่าดึงดูดในการเรียนรู้ “วิทยาศาสตร์วู” ที่ขัดกับสัญชาตญาณซึ่งสนับสนุนการคำนวณควอนตัมและความเป็นจริงของเราในระดับอะตอม
คำถามที่พบบ่อย
- แนวคิดของ Quantum Ches คืออะไร?
Quantum Chess นำหลักการสำคัญของกลศาสตร์ควอนตัมมาสร้างเป็นเวอร์ชันของเกมกระดานสุดคลาสสิก
- คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้หมากรุกได้หรือไม่?
คณะลูกขุนยังคงตัดสินว่าการแก้หมากรุกหรืออีกนัยหนึ่งคือการค้นหาการเคลื่อนไหวที่เหมาะสมที่สุดจากทุกตำแหน่งที่เป็นไปได้ เป็นสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถจัดการได้หรือไม่ แต่มีความก้าวหน้าอย่างมากในการใช้จุดแข็งของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการแก้ปัญหา NP-hard ให้เหมาะสมกับชุดการเคลื่อนไหวและการเพิ่มประสิทธิภาพในหมากรุก
- ฉันสามารถเล่นหมากรุกควอนตัมได้หรือไม่?
คุณไม่จำเป็นต้องมีปริญญาด้านฟิสิกส์เพื่อเล่นหมากรุกควอนตัม แต่การรู้ว่าหมากรุกคลาสสิกเล่นอย่างไรจะช่วยได้อย่างแน่นอน
- ฉันจะเล่นหมากรุกควอนตัมได้ที่ไหน
แพลตฟอร์มเกมพีซี Steam ได้เปิดตัวหมากรุกควอนตัมเวอร์ชันหนึ่งแล้ว
- อาณาจักรควอนตัมมีจริงหรือไม่?
ใช่แล้ว กลศาสตร์ควอนตัมได้รับการทดสอบมากมายโดยนักวิทยาศาสตร์ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ดังนั้นมันจึงเป็นเรื่องจริง
- หมากรุกควอนตัมมีจุดประสงค์อะไร?
ส่วนหนึ่งจะเป็นโครงการงานอดิเรกทั่วไปสำหรับนักวิทยาศาสตร์ แต่ยังได้เรียนรู้กลไกของกลศาสตร์ควอนตัมและการคำนวณควอนตัมพื้นฐานของระบบด้วยวิธีที่สนุกสนานและมีส่วนร่วม
หากต้องการข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับตลาดเพิ่มเติม โปรดดูข้อมูลล่าสุดของเรา ข่าวคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่นี่–
