"שולה מוקשים קוונטי" הוא הרחבה של משחק המשלב את המשחק הממכר "שולה המוקשים" עם עקרונות מכניקת הקוונטים. המשחק כולל כמה מוקשים שמוחבאים בשני לוחות הנמצאים בסופרפוזיציה (במקביל), ועליכם למצוא את כולם בעזרת שלושה סוגים של גלאים. בהתחלה הוא מורכב מעט, אך אחרי שתבינו את העיקרון לא תוכלו להפסיק לשחק בו.

יש שתי אפשרויות להתקנת המשחק:
1. בטלפונים חכמים (סמארטפונים) בעלי מערכת ההפעלה של אנדרואיד: לקישור לחנות הישומים לחצו שולה מוקשים קוונטי
או על התמונה מתחת:

Android app on Google Play

או חפשו Quantum Minesweeper בחנות היישומים.

2. להתקנה על המחשב: לחצו על התמונה שמתחת על מנת לצפות ביישומון (יישומון ג'אווה).


היישומון הופק בידי גורן גורדון ועובד בידי ד"ר יוסי אלרן

לצפייה בסרטוני ההדרכה: הממשק, הסבר כללי, משחק לדוגמה, משחק לדוגמה 2, הפיסיקה שמאחורי המשחק.

לפני שנתחיל ראשית אני רוצה להסביר כמה מושגים:

סופרפוזיציה: מצב שבו כמה מצבים שונים מתקיימים במקביל. במשחק הזה הסופרפוזיציה מתוארת על ידי שני לוחות זהים שמיקומי המוקשים בהם שונים. כל נקודה בלוח נמצאת בסופרפוזיציה לאותה נקודה בלוח השני, כלומר אם מסתכלים על נקודה מסוימת אפשר לומר שגם יש בה מוקש וגם אין בה מוקש.

מדידה קלאסית: מדידה שמראה את ממוצע מספר המוקשים בשני הלוחות בתאים הסמוכים לתא מסוים. 

מדידה קוונטית: מדידה שבודקת אם יש מוקש באחד לוחות בלי לפוצת אותו (כלומר ללא אינטראקציה עם המוקש).

מדידת שזירות: מדידה שמראה באיזה תא נמצא המוקש הקוונטי.

נתחיל במדידה קלאסית. המספר מראה את ממוצע המוקשים בתאים השכנים, אך המספר אינו שלם מפני שיש לנו כמה לוחות שנמצאים בסופרפוזיציה, כלומר כמה לוחות קיימים במקביל. הדבר זה יוצר מצב קוונטי שבו יש תא שקיים בו מוקש וגם לא קיים בו מוקש. כפי שאפשר לראות, בשני לוחות יש מוקש שכן אחד, כך שלכל לוח יש הסתברות של שליש, ועוד לוח אחד בלי שום מוקשים שכנים. בסך הכל יש שני שליש מוקשים שכנים.

כעת נבצע מדידה קוונטית. מדידה זו, שנקראת גם "מדידה ללא אינטראקציה", נעשית במעבדה באמצעות גלאי קוונטי שנמצא בעצמו בסופרפוזיציה, כלומר בשני מקומות באותו זמן. חלק מהגלאי מודד את התא וחלק אחר לא, כך שהמדידה מאפשרת להוריד את הסיכוי לפיצוץ של מוקש אם הוא אכן נמצא בתא, אך גם מאפשרת לגלות מוקש בלי לפוצץ אותו, לפחות בהסתברות מסוימת. זו תופעה קוונטית מיוחדת.

ביצוע מדידה במשחק גילינו מוקש ללא פיצוצו. אחרי המדידה המוקש מספיק להיות קוונטי ועובר להיות קלאסי, כלומר התא לא יכול גם להכיל מוקש וגם לא להכיל אותו. מכיוון שגילינו מוקש, לא ייתכן לוח שבו אין מוקש בתא הזה.

לכן קורים מספר דברים. ההסתברות של הלוח שבו אין מוקש בתא הנמדד יורדת לאפס, כלומר הלוח מספיק להתקיים. התופעה הזו נקראית "קריסה של פונקציית הגל", מכיוון שתיאור העולם, שבמשחק מיוצג על ידי לוחות ובפיסיקה הקוונטית מיוצג על ידי פונקציית גל, השתנה בעקבות המדידה וקרס למספר מצומצם יותר של אפשרויות.

הקריסה הזו גורמת לשינויים נראים בלוח המרכזי. כעת משתנה מספר המוקשים השכנים לתא שנמדד קודם לכן. אם קודם היו שני-שליש מוקשים שכנים, עכשיו נותר רק מוקש שכן אחד. כמו כן, מכיוון שכעת קיימים רק שני לוחות, אנו צריכים לסמן רק אותם ויכולים לעזוב את הלוח שחדל להיות חלק מהמשחק.

המדידה הקוונטית גילתה מוקש אחד. המספר שמופיע מורה שבלוח אחד יש מוקש שכן ובלוח השני אין. כלומר המוקש נמצא בסופרפוזיציה בשני מקומות שונים באותו הזמן. זוהי שוב תופעה קוונטית.

כדי למצוא את המוקש הנותר נבצע מדידת שזירות. המדידה מראה שהתא הנמדד שזור לחלוטין, כלומר בלוח אחד התא הזה ריק ובלוח השני יש בו מוקש. שזירות קוונטית משמעותה שיש שני תאים עם מתאמים קוונטיים (קורלציות קוונטיות), כלומר מדידת האחד משפיעה על השני. בדוגמה הנוכחית, תא אחד שזור עם התא השני.

נסמן את המוקש הקוונטי בלוחות השחקן. עכשיו חסר לנו עוד מוקש קוונטי אחד. אנחנו יודעים שהוא לא יכול להיות ליד התא הזה, אבל הוא חייב להיות ליד התא ולכן הוא חייב להיות כאן. סימונו מוביל לניצחון.

בהצלחה!

ד"ר יוסי אלרן וארז גרטי 
מכון דוידסון לחינוך מדעי והמחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

4 תגובות

  • אנונימי

    לא מוצא את המשחק :[ :[ הוא

    לא מוצא את המשחק :[ :[ הוא נמחק ??

  • שחר עוז

  • עמרי

    וכמובן עולה השאלה

    האם אפשר על אותו עקרון לעשות משחק 'צוללות' קוונטי?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    רעיון מעניין

    אני אעביר את זה למפתחי המשחק