量子物理學已經感覺像是一個難題，但是現在科學家使它更加字面。科羅拉多大學博爾德大學的數學家團隊設計了一個Quantum Rubik的立方體，具有無限的狀態和一些奇怪的新動作來解決它。
經典（和古典）是所謂的置換難題，它要求玩家執行某些動作，以將許多可能的排列之一重新排列為“解決”狀態。
在臭名昭著的立方體的情況下43千萬千萬小彩色塊的組合通過一系列受約束的運動分為六個始終如一的面孔。
但是，一個量子浪漫主義的立方體曲柄將可能性空間直至無窮大。所需的只是為求解器採取新的量子作用 - 將一塊零件移至量子疊加的能力，在該量子疊加中既可以移動，又可以沒有移動同時。
“隨著疊加的疊加，與玩具商店的常見置換難題不同，拼圖的獨特狀態是無限的。”寫論文。
團隊在簡單版本的排列難題上測試了這個想法：二維，2×2網格由藍色和綠色瓷磚組成。解決的狀態是將兩個綠色瓷磚放在兩個藍色的瓷磚上方。
該難題以經典形式僅具有六個可能的排列，包括解決狀態。任何狀態都可以通過一系列交換垂直和水平瓷磚轉換為其他任何狀態 - 禁止交換對角線瓷磚，以及整個難題的旋轉也是如此。
可以通過稱顏色為“顆粒”來給出這個基本的難題，並指出，因為每個瓷磚與相同顏色的另一種瓷磚都無法區分，因此它們在某種意義上是糾結的。
儘管“粒子”具有量子觸摸，但實際上，拼圖本身仍是使用經典動作播放的。當允許兩個不同粒子之間的疊加時，真正的量子版本將打開。
將三種不同類型的模擬玩家投入工作，以解決2,000個隨機爭奪中的難題。古典求解器唯一的舉動是交換兩個相鄰的瓷磚。量子求解器只能輸入量子疊加。組合的求解器每次都可以執行任何一種動作。
毫不奇怪，合併後的求解器表現最好，平均以4.77的動作解決了難題。接下來是量子求解器，平均移動5.32，而經典求解器平均移動5.88。
這並不是說古典物理學的領域沒有其優勢。實際上，經典求解器可以比量子求解器更頻繁地以五個動作的頻率到達溶液。但這會吹出平均值，因為它通常可能需要兩倍的時間，而量子求解器幾乎總是以八個或更少的方式完成。
團隊說，這種所謂的量子優勢應該變得更加複雜的難題變得更加明顯。
求解器使用其允許的移動（經典，量子或兩者兼有）通過排列工作後，解決方案通過“裁判”進行驗證。
如果您熟悉舊思想實驗，您會記住的是，測量本身會導致疊加隨機成為一個狀態之一。理想情況下，那將是解決的狀態，但是如果沒有解決的話，拼圖再次被擾亂，求解器必須重新開始。
這就是古典求解器甚至可以開始解決量子難題的方式。除非它們變得非常幸運，並且炒狀態是六種經典可能性之一（不在無限的量子選項中），否則他們將不得不採取行動，使它們盡可能接近解決方案，並希望測量結果使超級位置倒入解決狀態。
儘管量子求解器似乎具有家庭優勢，但它具有一個缺點 - 進行經典的交換操作需要兩次動作。這就是古典求解器在拼圖的某些版本中獲得早期開始的方式，但是組合求解器始終具有鉛的原因。
該團隊還繼續創建了量子難題的3D版本，儘管不是完整的立方體。它是2x2x1瓷磚，它也具有無限的可能性，可以通過類似的動作來解決。
實際上，量子置換難題可能是使用懸浮在光學晶格中的超聲原子陣列來構建的。但大多數情況下，這是數學書呆子的思想實驗。
該研究已被接受在期刊上發表物理評論，目前可在預印服務器上使用arxiv。
