Kategoriarkiv: 2021

Texter från 2021

Ett kortspel för tråkiga sommarkvällar

Under min gymnasietid hittade jag på ett kortspel (egentligen flera men de andra talar vi inte om) som jag tänkte dela med mig. Vissa av er har haft den ypperliga möjligheten att spela detta spel efter tvingande social press, så jag tänkte ”föreviga” det med att skriva reglerna i Spektraklet.

Spelet heter Dubb. Det är ett spel som inte kräver desto mera tänkande och passar bra för 2 till 6 personer. Du behöver en eller två packor spelkort, med eller utan jokrar. Spelet baserar sig på två packor: spelpackan (med korten uppåtvänt) och lyftpackan (med korten neråtvänt). Poängen med spelet är att bli av med sina kort; den sista spelaren kvar i spelet förlorar.

Spelets början

Börja med att dela ut totalt 20-25 kort jämt åt alla spelare. T.ex. 7 eller 8 kort åt varenda en om man är tre. Resten av korten blir lyftpackan. Spelaren med det minsta kortet börjar (ess = 14). Om det är jämt, kolla det nästminsta kortet osv. Den första spelaren måste börja med att slå sitt minsta kort.

Spelets gång

Turen går medsols. Man kan göra en av två saker som sin tur: dra ett kort till handen från lyftpackan eller slå kort på spelpackan. Man drar inte kort om lyftpackan är tom. I detta fall kan man passa sin tur.

Korten som slås på spelpackan måste vara av samma valör. De måste också vara av samma eller högre valör än kortet högst på spelpackan. Om det inte finns kort på spelpackan får man spela av vilken valör som helst.

Om det blir din tur och spelpackans högsta kort är det som du själv har spelat, måste du vända spelpackan. Detta innebär att spelpackan vänds om, blandas snabbt med lyftpackan och din tur börjar om med en tom spelpacka. Spelar man ess så vänds spelpackan genast och man får en ny tur.

Dubbning

Om man spelar kort av samma valör som kortet högst på spelpackan skall de föregående spelarna som spelade denna valör (de som spelats i streck) ta upp så många kort som du spelar. Detta kallas att bli dubbad. Med andra ord ska man ha tagit upp så många kort från lyftpackan som det finns av samma valör (i streck) ovanpå ditt senaste kort. Obs! Man kan inte dubba sig själv.

Spelaren A spelar två tior. Spelaren B dubbar spelaren A med att spela en tia på dess tior. Spelaren A tar upp ett kort. Spelaren C dubbeldubbar både A och B med att spela två tior (jokern räknas som kortet under sig) på deras tior. Både A och B skall nu ta upp två kort. Spelaren A har därmed tagit upp totalt tre kort.


Spelets slut

Man är ute ur spelet då man är utan kort och kan inte bli dubbad på sitt/sina sista spelade kort. Den sista kvar i spelet förlorar.

Valfria regler

  • Jokrar är valfria. De är specialkort som är som kortet under sig. Man kan inte spela joker på en tom spelpacka.
  • Då det bara finns en spelare kvar med kort i handen, kan hen dra och spela ett kort rakt från lyftpackan till spelpackan som sin tur.
  • Man kan ha högst 7 kort i handen. En vettig regel då man spelar med flera packor.

Vitsi kvantdatorer är bra, var får man en?

I Majstrandens bostäder är det drygt 300 grader för varmt för kvantdatorn.

En av de största utmaningarna för kvantdatorerna är yttre störningar. Som vi beskrev i förra artikeln är superpositionen, där qubiten är både 0 och 1 samtidigt, oerhört känslig och kollapsar väldigt lätt. Dagens kvantdatorer fungerar vid en temperatur på ca 0.2 K, vilket är ungefär -272.95 C. Även denna rysliga kyla är lite för varmt för att uppehålla superposition. Då superpositionen kollapsar blir din qubit, som ursprungligen var både 1 och 0 samtidigt genom svart kvantmagi, en ”normal” bit med ett definitivt värde (antingen 0 eller 1) och vi förlorar information.

En simpel krets som sammanflätar två qubitar.

En längre krets.

I bilderna ovan syns två olika kretsar som kan implementeras på en kvantdator för att utföra något spännande. Operationen “H” i bilderna sätter en qubit i superposition, och för att uppehålla den så genom hela beräkningen måste vi ha en temperatur som är så nära absoluta nollpunkten som möjligt. Ju längre kretsarna är, desto mer sannolikt är det att det sker ett fel.

En annan begränsning är antalet qubitar som kvantdatorerna har i dag. Några av de större kvantdatorerna, bl.a. Googles och IBMs, har kring 50 qubitar. Även om 50 är rätt så många (för en kvantdator) så finns det beräkningar och problem som skulle kräva storleksordningar flera qubitar. En både lovande och icke-intuitiv egenskap är att en större mängd qubitar tycks hålla superpositionerna bättre.

Trots att vi inte ännu har perfekta kvantdatorer så kan vi redan göra nyttiga saker med dem. Kvantdatorer är inte bra på allt, men de saker de är bra på är de väldigt bra på. Det är i huvudsak två områden där en kvantdator kan briljera:

  1. Simulera kvantmekaniska system. Vår värld är i allmänhet väldigt kvantmekanisk och ofta vill man simulera olika system för att försöka förstå hur världen fungerar. Det har visat sig vara väldigt svårt att simulera sådana system med en klassisk dator eftersom simulationen växer exponentiellt då systemet växer. En kvantdator däremot är i sig ett kvantmekaniskt system, vilket innebär att den kan simulera kvantmekaniska system oerhört mera effektivt än en klassisk dator. Problem i den här kategorin kräver ofta inte heller lika många qubitar som problem i kategori 2.
  2. Optimeringsproblem. En kvantdator kan vara väldigt effektiv på att hitta den “bästa” lösningen till problem. Ett bra exempel av ett optimeringsproblem är travelling salesman – problemet, där en handelsman ska besöka ett visst antal städer genom att gå den kortaste rutten. Problemet är väldigt svårt att lösa för en klassisk dator då antalet städer blir stort, eftersom den måste gå genom alla möjliga sträckor och kolla vilken som blir kortast. Det är för tillfället oklart om en kvantdator kan specifikt lösa travelling salesman – problemet effektivare.

Ett område som redan tagit stor nytta av kvantdatorer är beräkningskemin. Beräkningskemi faller in i kategori 1, d.v.s. att simulera kvantmekaniska system. Det har redan länge existerat algoritmer för att simulera och lösa kemiska problem, men störningarna hindrar fortfarande framsteg. För att besegra dessa tappra störningar har man trollat fram en hybrid kvant-klassisk algoritm för att minska på kretsarnas längd. (Kom ihåg att en kort krets är en stabil krets.) Inom fysiken har man redan lyckats simulera enklare kvantmekaniska system som “Hubbard modellen” eller “Ising modellen” där man simulerar elektroner i gitter.

Nästa artikel avslöjar vad framtiden kan ha att erbjuda. En perfekt kvantdator: Uhka vai mahdollisuus? Stay tuned.

Kalla kvant kristallkronor kör kryptografin kaputt: kapitel 1

Richard Feynman lade fram idén om kvantdatorer på 80-talet och länge har de bara existerat som teori. Det är först nu under de några senaste åren, när all hajp har tagit fart, som vi faktiskt kan börja göra produktiva saker med verkliga kvantdatorer. Men vad är en kvantdator och hur skiljer den sig från en klassisk dator? Varför är hajpen så stor? Vi hoppas kunna besvara några av den nyfikna läsarens frågor med en artikel-trilogi om kvantdatorer.

Kuin kaksi marjaa: ena använder sig av elektroner som i sin rörelse påverkar kvantmekaniska vågor för att lysa upp din vardag och andra är en kvantdator.

Först lite bakgrund inom informatik. En bit är en enhet av information och samtidigt den minsta mängden information som går att representeras, dvs. 0 eller 1. En bit kan implementeras på flera sätt: t.ex. som en mikroskopisk magnetisk sektor på hårdskivan eller som elektrisk laddning i datorns processor. Implementationen av en bit kallas för en fysisk bit.

Okej, nu hoppar vi in i kvantvärlden. Nu kan man ta nytta av så kallad superposition och istället använda sannolikheter för att beskriva information i kvantbitar; qubitar. När en qubit är i superposition av 0 och 1 så är den praktiskt taget bådeoch samtidigt i stället för att vara nåndera. Först då du observerar qubiten så antar den ett definitivt tillstånd och man säger att den kollapsar till 0 eller 1. Detta kan kännas väldigt abstrakt, men det är det underliga formalismen i kvantmekaniken. Qubiten representeras ofta med följande symboler:

där och är sannolikheterna att mäta respektive 0 och 1. T.ex. om a²=0.5 så är det 50 % sannolikhet att du skulle mäta 0 och 50 % sannolikhet att du skulle mäta 1 på din qubit.

Ett centralt fenomen inom kvantdatorer, och kvantmekaniken i överlag, är något som kallas för sammanflätning (eng. quantum entanglement). Det innebär att alla qubitar påverkar varandra med mysko kvantmagi, också känd som ”spooky action at a distance”. Försök inte förstå varför eller hur sammanflätningen fungerar för ingen annan gör det heller.

De oranga rutorna till vänster representerar bitar medan lila rutorna till höger representerar kollapsade qubitar. Märk att en kollapsad qubit innehåller de lika mycket information som en vanlig bit (0 eller 1). Qubitar som är i superposition (dvs. har inte ännu kollapsat) kan dock ligga någonstans där emellan.

Fenomenet innebär att du inte behöver veta enskilda qubitars värde för att veta tillståndet av hela systemet. Mängden processerbar information i en vanlig dator ökar linjärt med antalet bitar, medan i en kvantdator ökar processkraften exponentiellt med antalet qubitar. Så om du lägger till en qubit till din kvantdator så blir den i princip ”dubbelt bättre”. Det här är en av de sakerna som gör kvantdatorn kraftig.

Precis som med klassiska bitar finns det också fysiska qubitar av flera slag. Den vanligaste typen utnyttjar supraledare: material utan elektrisk resistans. Här är dina qubitar olika roterande strömmar i ett supraledande material. De kan rotera antingen medsols eller motsols, där den ena riktningen motsvarar värdet 0 och den andra 1. Genom att utföra mysko kvantoperationer på qubitarna, kan man få dem i en superposition av 0 och 1 samt sammanflätade med varandra. Strömmen går då både medsols och motsols med vissa sannolikheter tills man mäter riktningen hos den. I detta tillstånd kan man använda strömmarna som qubitar för att utföra vissa beräkningar som skulle kräva alltför mycket tid hos en normal dator.

Det här var en liten introduktion till kvantdatorer. I nästa artikel avslöjar vi en massa coola saker man kan göra med dem och hur du kan ha en egen kvantdator hemma hos dig (bara du inte bor i Majstranden).

Hugo & Waffe