每個選手都處于赢和輸的疊加态中。

在上周舉行的Q2B世界量子計算會議上，一位來自亞馬遜公司的量子計算研究員成功衛冕了量子國際象棋大賽的冠軍。

是的，你沒有看錯。在這個“遇事不決，量子力學”已經成為一個梗的時代裡，世界某個角落的一群天才們正聚集在一起，使用“量子形态”的棋子在棋盤上一決高下。

五年前，南加州大學物理專業研究生克裡斯·坎特維爾（Chris Cantwell）在導師的幫助下将“量子力學”與“國際象棋”這兩個毫不相關的概念糅合到了一起，研發出了一款名為“量子象棋”的奇怪遊戲。

由于其中加入了複雜且嚴謹的“量子規則”，這款遊戲在學術圈中得到快速傳播。2016年，著名科學家史蒂夫·霍金和漫威英雄“蟻人”的扮演者保羅·路德就一起拍了一段宣傳短片《任何人都可以量子》，視頻中兩人就一起下了一局前所未見的“量子象棋”。

雖然“量子力學”本身晦澀難懂，但克裡斯發明這個遊戲的初衷就和短片的名字一樣，向普通人普及量子理論的基礎知識。在談及原因時，他曾說道：“希望人們通過遊戲，對量子領域有一點直觀的感覺，能夠讓幫助人們更好的理解量子現象。”

如何進行一局“量子象棋”？

其實它的規則和那個著名的假想實驗“薛定谔的貓”差不多。

由于專業知識所限，這裡我無法長篇大論地解釋實驗背後的理論，重點是這個實驗最後的推論——實驗進行時，貓會處于生與死的疊加态，直到被外部觀測後，才會出現确定的結果。

同樣的，量子象棋的核心規則就是：每一枚被移動的棋子也會處于“移動”和“沒有移動”的疊加态中，直至棋盤上的觀測行為出現。

舉個例子，如果我試圖把下面位于D1位置的皇後以“量子形态”移動到D3，那麼由于棋子處于“移動”和“靜止”的疊加态中，這時棋盤上就會出現兩個皇後：

根據“薛定谔的貓”理論，這枚皇後既可能在D1也可能在D3，所以下一步你可以移動任意位置的皇後來展開攻勢；同樣的，對手也可以攻擊你處在任意位置的皇後。

由于這條基本規則，傳統國際象棋中判定勝負的條件——“将死對手的國王”已經不再适用；在量子象棋中，你必須要吃掉棋盤上對手的“所有國王”，方才能取得勝利。

雖然把“量子力學”作為基礎規則的象棋遊戲聽上去有點離譜，但實際上，這個遊戲有着相當嚴謹的判定規則。

一個處在“量子态”的棋子會遇到很多複雜的情況，當然最基礎的有兩種：吃和被吃。

再舉個例子，下圖中位于f3的騎士正處于量子态，它既存在于f3，也存在于c4，但當棋手試圖使用f3的馬去吃e5的兵時，就相當于外界做了一次“觀測”，于是在吃子的瞬間，兩種疊加态又塌縮為了一種，即“f3的騎士吃掉了e5的兵”，那麼原本位于c4的另一個騎士自然也就不存在了。

完全沒理解？沒關系，我也是

至于另一種情況，當處于量子态的棋子成為對手的吃子目标時，也有兩種情況。一種是棋子确實在當前位置，于是處于量子态的棋子被吃；但還有一種可能，那就是棋子存在于另一個位置，所以遊戲中常常會出現“皇後被吃，但皇後依舊存在”的情況。

當紅方棋子移動到b3，并不意味着吃掉了藍方皇後，因為皇後還會在d1，隻是排除了一種可能

根據規則，棋手可以自由決定自己是使用正常手段移動棋子，還是使用特殊的“量子移動”，因此棋盤上會同時存在兩種狀态的棋子。

由于量子态的存在，也就導緻了一枚正常棋子完全可以穿過一枚量子态棋子轉而攻擊其他目标，這樣一來“量子象棋”便衍生出了大量打破常規，不合邏輯的新戰術，當然這也很像“量子力學”本身。

而根據規則，當一枚正常象棋穿過“量子态象棋”時，由于“量子糾纏”的作用，會導緻正常棋子自動轉變為量子态，并同時存在于兩個位置。這種将正常棋轉變為量子棋的方法，也是在比賽兩屆冠軍，來自亞馬遜的亞曆山大·庫比卡（Aleksander Kubica）大量使用的技巧。

首屆量子象棋大賽于2020年在Q2B量子計算會議中舉行，作為國際量子計算領域的前沿峰會，每年都會吸引大量相關領域的研究人員。去年，亞曆山大就是打敗了來自谷歌的參賽選手奪冠。

當然，就像真正的量子力學一樣，這款遊戲所包含的新規則遠不止我上面提到的那些，每一位選手都必須進行比傳統象棋更複雜、更嚴密的計算，才能在棋盤上打敗對方。

如果你對自己的象棋水平很有自信，試圖挑戰這款“量子象棋”的話，也可以去這款遊戲的Steam頁面親自試試。

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