你能解开这个量子益智游戏吗？

物理游戏已成为游戏领域的重要组成部分。这些游戏要求玩家利用物理定律来获胜。一个例子是“激光谜题”，玩家通过排列镜子将激光束重定向到多个目标上。另一个是“重力艺术”，玩家通过摧毁砖砌结构来观察掉落积木的迷人模式。

一些游戏甚至深入到量子世界。但这种物理学的模拟要困难得多，因此这些游戏通常涉及简单的量子现象，例如单个光子的行为。任何更复杂的情况，模拟起来都会呈指数级难度。

尽管如此，物理学家还是找到了各种编码技巧来提高此类模拟的效率。现在需要的是一种将它们变成值得玩的游戏的方法。

《量子游戏》应运而生，这是一款基于浏览器的游戏，玩家必须利用纠缠、叠加和干涉等奇异的量子特性来解决光子谜题。该游戏是对一个更广泛、更宏伟的创建虚拟量子光学实验室的努力的介绍。

虚拟量子实验

开发者们表示，由波兰 Quantum FlyTrap 公司领导的 Piotr Migdal 团队，“这个‘虚拟实验室’使得探索量子物理学的本质、模拟量子计算、使用量子密码学、探索反直觉的量子现象以及重现历史实验成为可能。”

该实验室可以模拟涉及多达三个光子的实验，这需要相当多的编码技巧。他们说，单个光子的行为可以用 1000 个复数来描述，以捕捉其在二维空间中的位置、偏振和方向。相比之下，“三光子模拟需要十亿个维度，”团队说道。

虚拟实验室可以模拟各种量子光学实验，并设计新的实验。这对研究人员、教育工作者和学生都很有用。该实验室包含许多预先设计的实验设置，例如用于密码学的 BB84 量子密钥分发协议、量子芝诺效应和量子隐形传态。它还允许用户存储自己的实验。

为了帮助人们学习如何使用实验室，同时提供一些乐趣，Migdal 和他的同事们开发了《量子游戏》。这款游戏以一系列难度逐渐增加的谜题形式出现，介绍了干涉、偏振、纠缠等概念。解开一个谜题会解锁下一个。

他们通过直观的拖放界面，使用卡通岩石来阻挡光子，引入玩家必须避开的地雷（灵感来自《扫雷》，以及用受《马里奥》系列游戏启发的捕蝇草代替光子探测器，从而让实验室游戏化。Migdal 甚至以这个捕蝇草命名了他的公司。

结果是精良的、具有教育意义且富有挑战性的。而且它是免费的，出奇地有趣。

这个虚拟实验室已经被英国牛津大学和加州斯坦福大学的课程投入使用。“我们的学生很喜欢它，”一位教育工作者说。

你也没有理由不喜欢。你甚至可能会学到一些东西！

参考：在互动模拟中可视化量子力学——Quantum Flytrap 的虚拟实验室：arxiv.org/abs/2203.13300