صنعت بازی‌های ویدیویی تغییرات بسیاری را از نخستین روز‌های اختراع آتاری تا به امروز پشت سر گذاشته است.
به گزارش گرداب، در سال ۲۰۱۹ میلادی، درآمد کل صنعت گیم با رشد ۳ درصدی نسبت به سال ۲۰۱۸، به ۱۲۰.۱ میلیارد دلار رسید. همین درآمد ده سال پیش‌تر، یعنی در سال ۲۰۰۹ معادل ۱۹.۷ میلیارد دلار بود. همچنین باید گفت که رشد این صنعت همچنان ادامه‌دار خواهد بود. یکی از جنبه‌های که رشد این صنعت را تحت تأثیر قرار خواهد داد، ورود رایانه‌های کوانتومی به این زمینه است. در آینده‌ای نه چندان دور، رایانه‌های کوانتومی نیز می‌توانند برای تولید بخش‌هایی از بازی‌ها مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، اگر بازیکنان باید یک پازل را در یک بازی حل کنند، معمولاً آن را با دست و با سیستم آزمون و خطا انجام می‌دهند، اما یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند این فرآیند را با جستجو در تعداد زیادی از پیکربندی‌های ممکن پازل و انتخاب مواردی که واقعاً قابل حل هستند، به صورت خودکار انجام دهد. در این متن چندین سوال مهم در این زمینه را مطرح کرده و سعی می‌کنیم پاسخ دهیم.
تفاوت‌های اساسی میان بازی‌های اجرا شده در کامپیوتر کوانتومی با بازی‌های معمولی کنونی؟
توصیف بسیار ساده‌ای از کاری که رایانه‌های دیجیتال معمولی ما انجام می‌دهند این است که برخی از اطلاعات را می‌گیرند (به صورت باینری کدگذاری می‌شوند)، آن‌ها را پردازش می‌کنند و سپس برخی اطلاعات دیگر را به عنوان خروجی (همچنین باینری) بیرون می‌دهند. این مدل پایه در مورد کامپیوتر‌های کوانتومی نیز صادق است. تفاوت در نحوه انجام پردازش و سخت‌افزار مورد استفاده برای انجام آن است. برای کامپیوتر‌های معمولی، همه چیز به مجموعه‌ای از عملیات بسیار ساده کامپایل مربوط می‌شود: کپی کردن بیت¬ها، چرخاندن بیت‌ها (از ۰ به ۱ و بالعکس) و مقایسه مقادیر جفت بیت‌ها. هر برنامه به تعداد زیادی از این عملیات اساسی تبدیل می‌شود که به عنوان دروازه شناخته می‌شوند.
اندازه کامپیوتری که نیاز دارید و مدت زمانی که برنامه اجرا می‌شود، با توجه به این که چه تعداد از این دروازه‌ها باید اعمال شوند تا ورودی شما به خروجی شما تبدیل شود، تعیین می‌شود. کامپیوتر‌های کوانتومی از مجموعه متفاوتی از عملیات اساسی استفاده می‌کنند.
این‌ها شامل آنالوگ‌های نسبتا مستقیم دروازه‌های رایانه‌های دیجیتال معمولی است؛ بنابراین می‌توانید برنامه‌های معمولی را بدون تغییر روی دستگاه‌های کوانتومی اجرا کنید. اما رایانه‌های کوانتومی به گیت‌هایی با ظرافت بیشتری نیز اجازه فعالیت می‌دهند. برای مثال، بیت‌ها در رایانه‌های معمولی ۰ یا ۱ هستند. بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها در رایانه‌های کوانتومی یکسان هستند با این تفاوت که به روشی عمل می‌کنند که توسط مکانیک کوانتومی توصیف شده است.
این بدان معنی است که اگرچه ۰ و ۱ تنها حالت‌هایی هستند که می‌توانند داشته باشند، اما همیشه لازم نیست کاملاً مطمئن باشند که در کدام حالت هستند. این به ما امکان می‌دهد کار‌هایی را انجام دهیم که در رایانه‌های معمولی غیرممکن است و مسیر‌های جدیدی را پیدا کنیم که می‌توان از ورودی به خروجی برد. در برخی موارد ما می‌دانیم که می‌توان مسیر‌های بسیار کوتاه‌تری را طی کرد که به ما امکان می‌دهد مشکلاتی را حل کنیم که به طور موثر برای رایانه‌های معمولی غیرقابل حل هستند. وقتی کسی امروز برای یک کامپیوتر معمولی برنامه‌ریزی می‌کند، معمولاً به این فکر نمی‌کند که چگونه برنامه‌اش به گیت‌ها کامپایل می‌شود. برنامه نویسان اعداد را مانند ساده‌ترین چیز در جهان به هم اضافه می‌کنند، بدون این که نگران این باشند که چگونه دستگاه واقعاً این کار را روی رشته‌های طولانی بیت‌هایی که برای نمایش اعداد استفاده می‌شود، پیاده سازی می‌کند.
با این حال، برای کامپیوتر‌های کوانتومی، درک نحوه عملکرد اشیا در سطح دروازه بسیار مهمتر است. هنگام ساخت بازی‌های کوانتومی، معمول است که فقط بر روی یک یا چند دروازه کوانتومی تمرکز کنید و به این فکر کنید که چگونه آن‌ها را به مکانیک بازی تبدیل کنید. برای مثال در بازی‌های Battleships از گیت‌هایی استفاده شد که یک کیوبیت را از ۰ به ۱ بر می‌گردانند.
برای رایانه‌های معمولی، این کار توسط دروازه NOT انجام می‌شود که به سادگی فلیپ را انجام می‌دهد. برای رایانه‌های کوانتومی نیز امکان چرخش جزئی وجود دارد: به جای این که تمام مسیر را از ۰ به ۱ بروند، در یکی از حالت‌های نامشخص در بین آن‌ها توقف می‌کنند. سپس، اگر چنین دروازه دیگری اعمال شود، آن‌ها را کمی جلوتر می‌برد. هنگامی که تعداد مناسبی از آن‌ها انجام شد، اثرات تداخل کوانتومی شروع می‌شود تا کیوبیت را به حالت قطعیت بازگرداند و تلنگر کامل می‌شود.
با این دروازه‌ها، یک مکانیک بازی ساده قابل اجرا است: حالت‌های کیوبیت ۰ و ۱ مربوط به یک کشتی سالم یا نابود شده بود و تلنگر‌های جزئی حملات را اجرا کردند. تعداد حملات مورد نیاز برای از بین بردن کشتی دقیقاً به این بستگی دارد که چه مقدار از تلنگر توسط دروازه‌هایی که برنامه‌نویس انتخاب کرده، انجام می‌شد. این یک مثال بسیار ساده است و مانند بازی‌های رایانه‌ای اولیه دهه ۵۰، بیشتر در مورد نشان دادن نمونه‌ای ملموس از برنامه‌نویسی کوانتومی به مردم است تا ارائه بازی‌ای که مردم بخواهند آن را انجام دهند.
چقدر فاصله وجود دارد تا موتوری مانند Unreal یا Unity در محاسبات کوانتومی یا حتی کد‌های زبان سطح پایین‌تر مانند C یا چیزی مانند کد اسمبلی/ماشین که بیشتر کد‌هایی را که امروزه مردم استفاده می‌کنند تکرار کند، کار کند؟
در پردازش کوانتومی، Qiskit وجود دارد که یک چارچوب مبتنی بر پایتون برای محاسبات کوانتومی است؛ بنابراین راه استفاده از کامپیوتر‌های کوانتومی به سادگی استفاده از پایتون است. همچنین می‌توان از ابزار‌های IBM برای ایجاد برنامه‌های کوانتومی با استفاده از اسکریپت‌های پایتون استفاده کرد و کار را به یک رایانه کوانتومی واقعی از طریق ابر ارسال کرد و نتایج را با استفاده از پایتون پردازش کرد. این ابزار‌ها به مردم این امکان را می‌دهند که این کار را در سطح دروازه‌های کوانتومی اولیه انجام دهند، اما همچنین اجزای از پیش ساخته‌شده الگوریتم‌های کوانتومی استاندارد نیز ارائه شده است که به افراد اجازه می‌دهد تا با محاسبات کوانتومی در هر سطحی از انتزاع که راحت هستند، بازی کنند و آن را با استفاده از یک زبان برنامه‌نویسی آشنا انجام دهند.
آیا ناشران یا توسعه دهندگان بزرگی شروع به ساختن بازی با محاسبات کوانتومی کرده‌اند؟
به نظر می‌رسد که فنلاند اصلی‌ترین مکان برای استفاده از محاسبات کوانتومی در بازی‌ها باشد.IBM سال گذشته یک بازی الماس را در آنجا سازماندهی کرد: اولین بازی که در آن پارازیت‌ها می-توانستند از رایانه‌های کوانتومی واقعی استفاده کنند. دانشگاه آلتو همچنین در حال برنامه‌ریزی دوره‌ای است که ترکیبی از طراحی بازی و محاسبات کوانتومی خواهد داشت. IBM همچنین در حال همکاری با یک استودیوی بازی‌سازی است تا جلوه‌های کوانتومی را در بازی خود قرار دهد.
آیندۀ بازی‌های کوانتومی به کجا خواهد رسید؟
بازی‌های آموزشی برای محاسبات کوانتومی اصول کوانتومی را تجزیه می‌کنند، بنابراین مخاطبان بدون پیش‌زمینه علمی می‌توانند مفاهیم را در یک محیط سرگرم‌کننده کشف کنند، و همچنین آن‌ها را در تحقیق برای راه‌حل‌های کوانتومی مشارکت دهند. در حالی که اولین بازی کوانتومی تنها ۳ سال پیش ساخته شد، تعداد و دسترسی بازی‌های کوانتومی به سرعت در حال افزایش است و از طریق کافه‌های بازی کوانتومی، هکاتون‌های کوانتومی، دوره بازی‌های کوانتومی و حتی ویژگی‌هایی در مجمع جهانی اقتصاد داووس ۲۰۱۹ مشارکت می‌کنند. لازم نیست همه بازی‌ها دیجیتال باشند.
در بازی Bas|ket>ball بازیکنان به عنوان کیوبیت عمل می‌کنند که بر اساس اصول کوانتومی در زمین بسکتبال فیزیکی قرار می‌گیرند. این بازی برای معرفی اصول فیزیک کوانتومی به دانش‌آموزان دختر دبیرستانی ساخته شد و اکنون با IBM در حال توسعه است. ابتکارات بازی مانند Bas|ket>ball می‌تواند برای افزایش تنوع افراد با دسترسی به محاسبات کوانتومی مفید باشد و نیازی به دسترسی به رایانه ندارد.
نگرانی‌های آینده نیز ممکن است فراتر از دسترسی به خط پایه متمرکز شوند. بازی‌ها را می‌توان برای توسعه مهارت استفاده کرد. برای مثال، در Hello Quantum بازیکنان به طور ناآگاهانه عملیات جبر خطی را اجرا می‌کنند، موضوعی که معمولاً فقط برای رشته‌های دانشگاهی قابل دسترسی است. با ترکیب دسترسی به یک محیط بازی سرگرم کننده، توسعه مهارت از طریق حل مسئله بازی‌سازی شده و دسترسی هدفمند، بازی‌های آینده می‌توانند از خط سیر آموزشی برای محاسبات کوانتومی پشتیبانی کنند.
