Autor: Javier Rodríguez Laguna.
Parece absurdo, pero es real. Un amigo y colaborador, Piotr Migdał, diseñó y creó un juego cuántico, junto con otros compañeros. Podéis jugar aquí, de manera totalmente libre y gratuita. El juego está basado en un simulador bastante sofisticado, el Quantum Flytrap, descrito en una publicación científica [1].
Aquí os mostramos una captura de pantalla.
El juego consiste en una serie de puzzles que debemos resolver en orden. En todos ellos disponemos de alguna fuente de luz (el triángulo rojo en el ejemplo) que emite fotones, y algunos detectores (el comecocos verde). El objetivo de cada puzzle es conseguir que cierta cantidad de luz alcance los detectores, evitando que las bombas exploten. Para lograrlo disponemos de diferentes elementos físicos. En la captura anterior, por ejemplo, tenemos espejos y divisores de haz (beam splitters).
Los puzzles están graduados por su nivel de dificultad, e introducen los elementos físicos en orden, de forma que no es necesario estudiarse ninguna lista de ellos. No es preciso tener un gran conocimiento de física para poder jugar, pero los que hayáis cursado óptica y física cuántica iréis reconociendo los elementos a medida que avancéis. Los primeros puzzles, en realidad, sólo emplean elementos de «óptica lineal», que podríamos llamar óptica clásica. Sin embargo, los puzzles más avanzados incluyen fuentes de fotones entrelazados, que trataremos como si fueran qubits utilizando sus estados de polarización (e.g. horizontal es $|0\rangle$ y vertical es $|1\rangle$), y manipulándolos mediante puertas cuánticas, como la puerta CNOT.
En realidad, la óptica cuántica constituye una de las rutas más interesantes para gestionar el entrelazamiento y desarrollar nuevas tecnologías (computación cuántica, metrología, comunicaciones, etc.) La razón es sencilla: los fotones no son alterados de manera significativa por la temperatura del entorno, y por tanto los dispositivos cuánticos basados en ellos no precisan ser enfriados de la misma manera. Podéis leer más sobre el tema en este artículo reciente [2].
Os animamos a probar el juego y a comentar si os resulta divertido y/o interesante. Os aseguramos que es posible completar todos los puzzles, aunque hay algunos que requieren una gran cantidad de ingenio. Ninguno exige conocimientos sofisticados de física, pero saber siempre ayuda.
Citando a Sheldon Cooper, the physics is theoretical, but the fun is real.
Aquí os dejo un vídeo explicativo sobre las características del juego (en inglés).
El juego es una versión cuántica de un antiguo juego para PC llamado The Incredible Machine, en el que cada puzzle requería la creación de una máquina de efectos encadenados, también llamadas máquinas de Rube Goldberg. Podéis verlo en acción en este vídeo.
Autor: Javier Rodríguez Laguna.
Javier Rodríguez Laguna es profesor del departamento de Física Fundamental de la UNED.
Referencias:
[1] Piotr Migdał, Klementyna Jankiewicz, Paweł Grabarz, Chiara Decaroli, Philippe Cochin, Visualizing quantum mechanics in an interactive simulation – Virtual Lab by Quantum Flytrap, Optical Engineering 61, 081808 (2022).
[2] Jacquiline Romero, Gerard Milburn, Photonic Quantum Computing, arXiv:2404.03367.