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近年来，量子计算机作为一项“黑科技”成功吸引了公众的注意。那么，量子计算机会不会直接影响我们普通人的日常生活呢？电脑游戏在生活中扮演着越来越重要的角色，会在多大程度上受到量子技术的影响呢？
电脑游戏的趣味性不仅仅依赖于美术、音乐、剧本、游戏策略等涉及人的智慧的部分，还十分依赖计算机的计算能力。量子技术对于后者有多大提升呢？
要想体验用量子计算机玩游戏的感觉，就要先了解以下几个小问题：量子计算机的计算原理是什么？在什么问题上量子计算机更有计算优势？常见的游戏程序在何种类型的计算中耗费的计算资源最多？
比特是计算机的基本单元，经典计算机中的比特体系有且仅有两个可能的状态，例如芯片中某个三极管是否导通。量子比特可由电子的自旋、光子的偏正、原子和离子的能级，以及超导电路的能级等实现。由于量子系统满足量子叠加原理，量子比特可以同时处于两个状态（
）的叠加状态。因此，整个量子比特可以表示为
，其中
α
，
β
是复数，并且满足
=1。与经典比特相比，量子比特还有另外一处不同，即其中多个量子比特之间可以产生量子纠缠，使得量子比特之间有更高的关联性。量子纠缠使得对比特A做操作的时候，比特B也会受到影响。
由于量子比特具有以上那些特殊性质，量子计算机与经典计算机相比便有明显不同。前者到底有哪些优势？有多大优势？这些问题吸引了物理学、数学和计算机科学等多领域科学家的兴趣。目前，科学家已经取得了非常多的研究结果，并发展出很多量子算法，例如休尔算法和Grover算法等。休尔算法由休尔于1994年提出，主要利用量子傅立叶变换对整数的因数分解进行加速 ［13］ 。Grover算法则由洛夫·格罗弗（Lov Grover）于1996年提出，可以实现对数据库的快速搜索 ［14］ 。
在常见的游戏中，一般都会涉及数据库搜索和图形渲染来模拟物理世界的光线照明，这需要大量的计算资源。根据研究，图形渲染问题可以通过数学变换转化为搜索问题。由于量子计算机可以对搜索加速，因此利用量子计算机就可以对这些计算过程加速。
在实际应用中，需要将经典的计算和量子计算结合起来。这一过程会消耗一些额外的计算资源，从而带来一些不利影响，所以能否利用量子计算机对游戏加速还需深入研究。就目前情形来看，建造和使用量子计算机的成本非常高，所以用量子计算机玩游戏还是一个十分奢侈的想法。不过，设计一个用量子计算机玩的游戏未尝不可。例如，1961年，麻省理工学院的科学家在计算机Pdp-1安装完成之前就已经在想着如何设计一个游戏（ Spacewar ）了。现在也有一些“疯狂的人”开始想着设计量子游戏了。
如果你对游戏感兴趣，也对量子计算感兴趣，请打开“脑洞”加入“量子游戏”的项目吧！
汪福东，南方科技大学深圳量子科学与工程研究院助理研究员，香港中文大学物理学博士。曾于多伦多大学从事博士后研究。研究领域包括基于超冷原子和超冷分子的量子模拟与超精细测量、光力学、基于稀土离子系统的量子存储。