Med deras potential att utföra beräkningar långt bortom räckhåll för konventionella superdatorer, maskiner som utnyttjar vissa kvantfysiska fenomen förväntas förändra hur världen löser komplexa problem. De kommer att hjälpa forskare att utveckla effektivare solceller och effektivare läkemedel, och till och med påverka artificiell intelligens. Detta beror på att till skillnad från dagens datorer som fungerar genom att manipulera binära bitar som finns i ett av två tillstånd, en 0 eller en 1, kvantdatorer använder qubits, eller kvantbitar. Dessa representerar ett tillstånd av en atom eller elementarpartikel (som spinn) med en förmåga att lagra flera värden samtidigt, ett fenomen som kallas superposition.

Sådana system involverar föreställningen om kvantintrassling - vad Albert Einstein en gång kallade spöklik action på avstånd. De kan inte beskrivas oberoende av varandra, oavsett hur långt ifrån varandra de är. Tack vare denna förtrasslingsegenskap, enskilda qubits skulle kunna kopplas till varandra på ett sådant sätt att de kan ha information om resten av registret. Detta tillåter kvantdatorer att bearbeta data samtidigt kontra sekventiellt, köra algoritmer på rekordtid. Dock, det är en verklig utmaning att skapa entanglement och hantera qubits.

Gå med i det EU-finansierade RYSQ-projektet som har gjort stora framsteg i att förbättra forskarnas förståelse för många kroppars kvantsystem. Projektet avslutades 2018, men ett team av forskare, spelutvecklare, designers och bildkonstnärer baserade på projektpartnern Aarhus Universitet har nyligen utvecklat ett roligt sätt att lära ut dynamiken i komplexa system. Teamet tror att deras spel och simulator som heter Rydbergator kan vara till nytta för kvantberäkningsområdet.

Hur fungerar det?

Spelet fokuserar på atomer som interagerar med varandra på stort avstånd. Som framgår av lagets hemsida, spelet använder sig av den danske fysikern Niels Bohrs modell av atomen där elektroner inuti atomerna hoppar mellan olika tillstånd. Dessa är kända som grundtillståndet och det exciterade tillståndet. Grundtillståndet hänvisar till den energinivå en elektron normalt upptar. Om det ger extra energi, till exempel, om den absorberar en foton eller ett ljuspaket, eller kolliderar med en närliggande atom eller partikel, en elektron kan bli exciterad.

På samma webbplats står det:"Modellen står för spektroskopiska undersökningar av den svenske forskaren Johannes Rydberg, och i synnerhet den avslöjar att elektroner kan kretsa runt atomkärnan på ett stort avstånd, ungefär som de yttre planeterna i solsystemet. Sådana banor kallas för Rydberg, med atomelektronen placerad på en bana som är långt från jonkärnan." När det händer, även elektroner i andra atomer långt borta påverkas i sin rörelse, och detta resulterar i komplexa mönster av mark- och exciterade tillståndsatomer i stora atomensembler.

Det treåriga Rydberg Quantum Simulators (RYSQ)-projektet inrättades för att dra nytta av Rydberg-atomernas mångsidighet för att hantera en mängd olika kvantsimuleringar. En video presenterar spelets funktioner och inbjuder tittaren att utforska spelet och simulera exciteringen av atomer till Rydberg-tillstånd.