양자 이동

Quantum Moves
양자 이동
개발자오르후스[1][2] 대학교 커뮤니티 주도 연구를 위한 AU 아이디어 센터
초기 릴리즈2012년, 10년 전(2012년)
프리뷰 릴리즈
운영 체제크로스 플랫폼: Windows, MacOS, Linux
이용가능기간:영어
유형시민과학, 온라인게임, 양자물리학
면허증.학술용 및 비영리용 전용 프리웨어
웹 사이트www.scienceathome.org

Quantum Moves는 플레이어가 양자 원자를 이동하는 온라인 시민 과학 시뮬레이션 비디오 게임이다.이 게임은 ScienceAt의 일부입니다.AU Ideas Center for Community Driven Research(CODER)[4]가 개발한 홈 우산 프로젝트[3].CODER는 이론 및 실험 양자 연구를 온라인 커뮤니티의 노력과 결합하여 고도로 전문화된 이 분야에서 온라인 시민 과학의 가능성을 탐색하는 것을 목표로 합니다.

이 게임의 목적은 양자 컴퓨터에서의 논리 연산 시뮬레이션인 과제를 완료하는 것입니다.이 게임의 배후에 있는 팀은 300개의 원자들로 구성된 프로세서를 가진 확장 가능한 양자 컴퓨터를 만들고 있다.원자를 광학 핀셋으로 이동시켜 논리 연산을 실시한다.원자가 들뜨고 원자파 함수가 위치 이탈하기 때문에 제어된 방식으로 원자를 움직이는 것은 어려운 작업이다.추정된 양자 속도 제한에 접근하는 것은 양자 알고리즘과 Quantum Moves 플레이어에게 해결해야 할 과제에 큰 도전입니다.

ScienceAt에 도움이 되는 게임 플레이가정용 양자 컴퓨터 구축

Quantum Moves에서 원자파 함수는 광 핀셋에 의해 생성된 에너지 전위 우물에서 슬로시 액체로 표현된다.플레이어는 광 핀셋의 경로를 시뮬레이션하여 유정의 깊이와 수평 위치를 제어합니다.파동 함수는 슈뢰딩거 방정식이 지시한 대로 잠재적 함수의 변화에 반응하여 플레이어가 볼 수 있는 슬로싱으로 이어집니다.플레이어들은 원자파 기능을 너무 느리게 하지 말고 우물을 이동하도록 요구받는다.플레이어가 만든 경로는 슈뢰딩거 방정식의 해법에 일대일로 매핑됩니다.그리고 나서 게임 플레이의 상위 결과를 사용하여 알고리즘의 검색 공간에 대한 지침을 제공하고, 결과적으로 알고리즘만으로 찾은 것보다 뛰어난 솔루션을 얻을 수 있습니다.

2012년, 이 게임의 첫 번째 버전은 프로그래밍 언어인 MATLAB로 개발되어 덴마크 전역의 여러 고등학교에서 테스트되었다.피드백은 긍정적이지만 게임 내 상호작용을 번거롭게 하는 기술적인 문제가 많았다.2012년 여름, 이 게임은 Java로 번역되었고 Quantum Moves의 첫 번째 버전이 출시되었습니다.이후 Quantum Moves는 유니티 멀티플랫폼 개발엔진에 내장돼 터치스크린 기기에서 사용할 수 있도록 앱스토어와 구글플레이에 출시됐다.

2017년 2월 현재 Quantum Moves는 전 세계 20만 명 이상의 플레이어가 800만 번 이상 플레이하고 있습니다.2016년 4월 네이처지는 Quantum Moves의 레벨 중 하나인 BringHomeWater를 상세하게 분석한 '컴퓨터 게임을 [5]통한 양자 속도 제한 탐구' 기사를 실었다.소수의 참가자는 적용된 성공 기준인 99.9%보다 훨씬 낮은 "불완전한 신뢰성이 있지만 수치 최적화보다 더 나은 솔루션"을 발견했다.또한 플레이어 전략의 대량 분석 결과 모든 플레이어 결과와 표준 알고리즘인 KASS를 효율적으로 능가하는 순수 알고리즘 "퓨 파라미터 휴리스틱 최적화 방법"인 HILO가 밝혀졌다.

2018년 Dries Sels는 HILO 알고리즘뿐만 아니라 "단순 확률적 로컬 최적화 방법은 모든 참가자를 능가하는 거의 최적의 솔루션을 찾는다"[6]는 것을 입증했다.2019년 앨런 그뢰눈트는 KASS [7]알고리즘의 유효성에 의문을 제기하는 다수의 재래식 알고리즘의 결과를 제시했다.그 후 그는 원본 네이처 논문의 저자들이 벤치마크 최적화 알고리즘을 구현하는 과정에서 신호 오류를 범했다는 것을 알게 되었고,[9] 이로 인해 2020년 7월에 네이처 논문을 철회하게 되었다.

후속작 게임인 Quantum Moves 2는 연구가 가능한 시민 과학 게임을 통해 학생들을 가르치는 덴마크 ReGAME Cup과 함께 2018년에 출시되었습니다.속편은 원작 게임보다 더 광범위한 과학적 도전과 더불어 내장 옵티마이저와 플레이어가 그들의 성능을 비교할 수 있는 알고리즘 결과를 특징으로 하는 도전 곡선을 특징으로 했다.

2021년 현재, Quantum Moves 2는 3600명 이상의 독특한 플레이어에 의해 플레이되고 있습니다.

후속[10] 연구는 다양한 시드 전략을 사용하여 GRAPE 및 확률적 상승 알고리즘에서 얻은 결과와 함께 플레이어의 결과를 분석하였다(모두 원래의 수치 오차로부터 자유).플레이어의 게임 내 최적화 솔루션은 "컴퓨터 클러스터에서 실행되는 테스트된 표준 최적화 방법 중 최고의 것과 거의 동등한 성능을 발휘합니다.또한 클러스터 최적화 플레이어 시드는 세 가지 과제 모두에서 거의 최적의 성능을 발휘할 수 있는 유일한 방법이었습니다."조사된 순수 수치 알고리즘은 하나 이상의 과제에서 모두 현저히 더 나쁜 성능을 발휘한다.마지막으로, 저자들은 "선수 시드는 희박한 표본 추출의 한계에서 무작위 시드에 비해 상당한 통계적 이점을 보여준다"고 결론짓는다.이는 미래의 양자 연구 문제에 대한 해결책을 크라우드소싱할 수 있는 가능성을 강조합니다."결론에서 저자들은 "이러한 결과는 추가 탐사에 필요한 기초 연구와 첫 번째 시연으로만 이해되어야 하며, 점점 더 복잡해지는 알고리즘 전략과 비교할 때 플레이어 기반 시딩이 유리하다는 보증으로 받아들여서는 안 된다"고 경고한다.


논란과 철회

2020년에는 연구 결과가 발표된 네이처 기사가 계산상의 중대한 오류로 인해 기사 결과가 허위이고 게임이 신뢰할 [11][12]수 없는 것으로 간주되어 철회되었다.비록 그 기사의 결과가 2016년 발표된 이후 논란이 되었지만, 그것의 코디네이터는 그 결과가 만족스럽지 못하고 비현실적이라고 발견한 전세계 다른 과학자들의 주장을 부인했다.프로젝트의 코디네이터는 사실로 2020년이 대학 오르후스의 내부 조사[13]이 방정식들이 구현되는 방식에서 문제점 다른 과학자들은 기사의 2016년 출시 후라고 주장하고 있는 결과를 거짓으로 여겨진 실수의 결과 발견될 때까지 데이터를 제시하고 계속했다.[14]그 후, 프로젝트의 코디네이터는, 정보 조작, 과학적 협력의 결여, 자금 제공자와 학계의 조작 등, 학계의 부정 행위와 과학적 위법[15] 행위에 대한 징계 처분을 받아, 조사 결과를 [16][17]진실하게 계속 발표하기 위해서입니다.이 과학적 배임 스캔들은 2011년 [18][19][20]밀레나 펜코와 사건처럼 덴마크 학계에서 발견된 다른 스캔들을 요약한 것이다.

레퍼런스

  1. ^ 사이언스 아트집입니다
  2. ^ "Archived copy". Archived from the original on April 2, 2015. Retrieved March 11, 2014.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  3. ^ "Home". ScienceAtHome. Retrieved 2014-03-11.
  4. ^ "People". ScienceatHome. Retrieved 2014-03-11.
  5. ^ a b Sørensen, J. J.; Pedersen, M. K.; Munch, M.; Haikka, P.; Jensen, J. H.; Planke, T.; Sherson, J. F. (2016). "Exploring the quantum speed limit with computer games". Nature. 532 (7598): 210–213. arXiv:1506.09091. Bibcode:2016Natur.532..210S. doi:10.1038/nature17620. PMID 27075097. S2CID 4465890.
  6. ^ Sels, Dries (2018). "Stochastic gradient ascent outperforms gamers in the Quantum Moves game". Physical Review A. 97 (4): 040302. arXiv:1709.08766. Bibcode:2018PhRvA..97d0302S. doi:10.1103/PhysRevA.97.040302. S2CID 118874743.
  7. ^ Grønlund, Allan (2019). "Algorithms Clearly Beat Gamers at Quantum Moves. A Verification". arXiv:1904.01008. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  8. ^ Grønlund, Allan (2020-03-12). "Explaining the poor performance of the KASS algorithm implementation". arXiv:2003.05808 [math.OC].
  9. ^ Sørensen, J. J.; Pedersen, M. K.; Munch, M.; Haikka, P.; Jensen, J. H.; Planke, T.; Sherson, J. F. (2020). "Retraction Note: Exploring the quantum speed limit with computer games". Nature. 584 (7821): 484. doi:10.1038/s41586-020-2515-2. PMID 32699408.
  10. ^ Jensen, J.H.M; Gajdacz, S.Z; Czarkowski, J.H.; Weidner, C.; Rafner, J.; Sørensen, J.J; Mølmer, K; Sherson, J. F. (2021). "Crowdsourcing human common sense for quantum control". Physical Review Research. 3 (1): 013057. arXiv:2004.03296. Bibcode:2021PhRvR...3a3057J. doi:10.1103/PhysRevResearch.3.013057. S2CID 215238819.
  11. ^ Lund, Michael; Holm, Line Tolstrup (2020-12-27). "Forskeren bag fejlen: »Jeg er overrasket over, hvor stærke følelser vores projekt har vakt«". Berlingske.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  12. ^ Lund, Michael; Holm, Line Tolstrup (2021-01-22). "Forsker bag fejlbehæftet artikel tog æren for at have fundet fejlen". Berlingske.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  13. ^ Lund, Michael; Holm, Line Tolstrup (2020-12-27). "Forskerfejl skabte hidsig debat på universitet: »Tonen har nok været usædvanlig hård«". Berlingske.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  14. ^ Lund, Michael; Holm, Line Tolstrup (2020-12-27). "Eksperter undrer sig over forløb bag forskerfejl: Det ser bestemt ikke kønt ud". Berlingske.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  15. ^ 174481@au.dk. "26 forskere udtrykker i brev "dyb bekymring" over ledelsens håndtering og langsommelighed i sag om tvivlsom videnskabelig praksis". omnibus.au.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  16. ^ "Rettelse til Genstartudsendelsen " Et gok i nøden"". DR (in Danish). 2021-01-29. Retrieved 2022-07-17.
  17. ^ Holm, Line Tolstrup; Lund, Michael (2020-12-31). "Carlsbergfondet forsvarer millionbevilling til forsker bag fatal fejl". Berlingske.dk (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  18. ^ "Efter afsløring af strid mellem forskere: Skarp kritik er afgørende for at sikre troværdig videnskab". videnskab.dk (in Danish). 2021-01-29. Retrieved 2022-07-17.
  19. ^ Redaktionen 17, Af (2021-02-05). "Leder: Aarhus-sag afslører farlig fejlkultur blandt forskere". Ingeniøren (in Danish). Retrieved 2022-07-17.
  20. ^ "AU-forsker frikendt i Nature-sagen – men Praksisudvalget antyder tvivl". Forskerforum (in Danish). Retrieved 2022-07-17.

추가 정보

외부 링크