观看保罗·路德与史蒂芬·霍金在量子象棋中较量

对于我们大多数人来说，观看一场国际象棋比赛就像听一场量子力学讲座一样有趣。所以你可能会认为关于“量子国际象棋”的视频会很无聊。除非，也许，棋手是著名物理学家和宇宙学家斯蒂芬霍金和......演员保罗路德？

没错，这部名为《任何人都可以量子化》的短片应有尽有。 《蚁人》的片段。来自 700 年后的未来永生的基努·里维斯。猫视频。垃圾话。名人和教皇的虚假推特评论。 《王牌播音员》的引用。比尔和泰德的引用。比尔和泰德的参与（亚历克斯·温特执导并短暂客串，而里维斯则为他未来和现在的自己配音）。当然，还有量子怪异。

这段视频为什么会存在？加州理工学院量子信息与物质研究所与 Trouper Productions 合作制作了这部短片，以庆祝其量子峰会，在这次活动中，专家们讨论了各种量子技术的未来。因此，这部短片既是广告，也是娱乐——但它也是量子力学基础知识的介绍，你可以像保罗·路德一样学习量子力学。

“七百年前，”未来的里维斯在视频开头吟诵道，“保罗·路德改变了历史进程，他向世界展示了任何人都可以理解量子力学的概念。”路德通过巧妙的量子象棋游戏实现了这一目标，棋子必须遵守象棋规则和量子力学定律。要理解这个游戏是怎么回事，你必须掌握两个量子原理：叠加和纠缠。

叠加

量子物体与普通的、熟悉的物体不同，它具有同时处于多种状态的反直觉能力。如果你抛一枚普通硬币，你知道它要么正面朝上，要么反面朝上。但如果你抛了一枚量子硬币，并立即将其盖住而不检查其状态，它将处于正面朝上和反面朝上的“叠加”状态，即两种状态的组合。在你观察硬币之前，你无法知道它的真实状态，但你可以知道它的“波函数”，它描述了它处于任何给定状态的概率。一旦你偷看硬币，它的波函数就会坍缩为可能的状态之一，要么正面朝上，要么反面朝上。这种现象最著名的例子是“薛定谔的猫”。

那么这如何适用于量子象棋呢？在任何给定的回合中，每个棋子（例如皇后）都有机会做出几种不同的动作。如果它是一个量子棋子，那么它可以同时做出多种动作，存在于棋盘上的叠加位置。你的对手不会知道皇后做了哪一步（以及它在哪里），直到他或她试图拦截它。通过这样做，对手正在“观察”皇后，迫使棋子出现在其潜在位置之一。

有点困惑？情况更加复杂。

纠缠

剧透警告：在一段训练蒙太奇（当然有一段训练蒙太奇）之后，保罗·路德和斯蒂芬·霍金在一场激烈的量子象棋对决中对峙。路德只剩下两个棋子，因此他尝试了一个冒险的策略：他用国王和主教纠缠在一起。

量子纠缠是一种现象，两个粒子相互连接，像一个系统一样运作。以前面例子中的量子硬币为例。如果你将硬币纠缠在一起，那么你就不用用波函数来描述每一枚硬币，而是用一个波函数来描述每一枚硬币。这意味着，只要检查其中一个纠缠的物体，你就能知道它的配对物的状态。在硬币的例子中，假设波函数告诉我们，我们的一对硬币中有一枚正面朝上，一枚反面朝上。如果你只观察其中一枚硬币，发现它是正面朝上的，你就会立即知道第二枚硬币是反面朝上的，即使你没有检查它的状态。

在国际象棋场景中，霍金攻击了鲁德王的一个可能位置。因此，他正在观察王……这也揭示了鲁德主教的位置。观察发现，鲁德王不在霍金攻击的方格中，但鲁德主教的位置非常适合吃掉霍金王并赢得比赛。

现在您已经了解了基础知识，可以开始下量子象棋了！您准备好了吗？