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北大未名量子围棋发布

吴飙 等 蔻享学术 2021-08-02


一、关于未名量子围棋

未名量子围棋是根据吴飙、陈汉博、罗智康的理论[arXiv: 2004.08272; Science China Information Science 64 (2021) 122501]设计的。这个理论的基本原则是:(1)尽量保留围棋的特征;(2)充分利用量子力学的态叠加原理来丰富围棋的步法;(3)符合量子计算机的基本原理。根据这些原则设计的量子围棋最后等效于两个棋手在同时下多局相互关联的围棋。
量子计算机原理对围棋的吃子规则产生的改变是最大的。严格按照量子计算机的原理, 如果黑方在一个棋盘上吃掉一颗白子必须在其它棋盘上相同位置放上一颗白子,反之亦然。这样,在一个棋局吃掉对方棋子的同时需要在其它棋局上为对方下子。这和普通的围棋反差太大。由于这个原因,我们在设计未名围棋时采取了一个折中方案:如果对方的第n步下的棋子在一个棋局里被吃了,在其它棋局里第n步下的棋子也被吃。


二、未名量子围棋操作指南

1. 经典步:将鼠标移至准备落子的棋盘,左键点击相应位置落子;
2. 叠加步:a) 将鼠标移至准备落子的棋盘,右键点击鼠标;右边会出现 1/4, 1/2两种选择,它们分别对应叠加步的三种可能概率分布(1/4:3/4; 1/2:1/2)
b) 选择其中一个;准备落子的棋盘会变成两个棋盘
c) 在这两个棋盘上分别点击鼠标左键在相应位置落子



三、未名量子围棋简介

量子围棋是在普通的围棋基础上,引入量子力学的思想与概念而创造出的一款新的棋类游戏,玩法与普通经典围棋相比更丰富也更具挑战性,让玩家在游戏中感受到量子世界的奇妙。根据吴飙、陈汉博、罗智康的理论[arXiv: 2004.08272; Science China Information Science 64 (2021) 122501],原则上可以设计无穷多种量子围棋。下面的规则是根据简单和实用的原则制定的,称为未名量子围棋规则。



基本规则


与普通围棋相同,未名量子围棋由黑方和白方轮流落子,黑方先下。未名量子围棋的打劫和普通围棋一样。



落子的方法


区别于普通围棋单一的落子方法,量子围棋落子的方法更加丰富。因此在一次落子中,玩家可选择以下三种落子方法的一种:


1) 经典步:落子后棋子占据了某一格(非禁着点)。这和普通围棋的下法完全相同。

 


2) 叠加步:在两个位置(非禁着点)同时落子,但这两个位置的棋子均是以概率形式出现,因此本质上仍然是落了一个子,只是这个子有概率P出现在一处,以概率1-P出现在另一处。概率P有三种模式可以选择((1/4:3/4, 1/2:1/2)。这种落子法是量子力学中态叠加原理的直接应用。如果落子前只有一局棋,叠加步后同时存在着两局棋:一局棋中棋子落在了一处,另一局棋中棋子落在了另一处,而两局棋各自具有一定的概率。P=1/2的例子如图所示。由于每下一次叠加步,棋局数会增加,为减少游戏复杂程度,场上的棋局数小于或等于8盘。也就是说,当棋局数达到8盘后,棋手将不能再用叠加步。在这例子中,棋盘前的系数是, 这对应于P=1/2, 因为在量子力学里,几率是系数的平方。



 

3) 分治步: 当对方下完一步棋后,可能同时存在n局棋;分治步是针对每一个棋盘分别进行操作的步骤,选择每一个棋盘下一经典步或者下一叠加步。下面对上面两局棋的情况分别列出了三种分治步


4) (a)11-11 分治步



(b)11-12分治步

(c)11-22分治步

注:根据最初的理论[arXiv: 2004.08272; Science China Information Science 64 (2021) 122501],在量子围棋中可以有四种落子方式,由于在未名围棋规则里限制了棋局个数不超过8,纠缠步和分治步是等价的,所以上面没有介绍纠缠步。




吃子规则


(1)未名量子围棋的吃子规则和经典有不大的不同,建议玩家自己在练习模式试下几次,体会它的不同。如果在某一步之后,任何一个棋局出现了有子没有“气”的现象,那么提走所有棋局里和这个没有气的子在同一步落的子,如下图所示, 黑3在右边一局棋中没“气”,黑3从所有棋局提走: 
注意: 在量子围棋软件的实际操作中,将只有经典步和叠加步。这是因为分治步可以分解为经典步和叠加步。



胜负规则 


在两人均认为棋局结束后,对所有棋盘按照经典方式数子,再按照概率加权平均为双方最后的目数,胜负按照中国规则确定(黑贴3又3/4子)。也就是说,黑方必须有185子或以上才算赢。




附:这是一个行棋例子

STEP 1(叠加步)


STEP 2(纠缠步或分治步)


STEP 3(经典步)


STEP 4(纠缠步或分治步)
 

STEP 5(叠加步)


STEP 6(分治步)





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