量子物理学已经感觉像是一个难题，但是现在科学家使它更加字面。科罗拉多大学博尔德大学的数学家团队设计了一个Quantum Rubik的立方体，具有无限的状态和一些奇怪的新动作来解决它。
经典（和古典）魔方是所谓的置换难题，它要求玩家执行某些动作，以将许多可能的排列之一重新排列为“解决”状态。
在臭名昭著的立方体的情况下43千万千万小彩色块的组合通过一系列受约束的运动分为六个始终如一的面孔。
但是，一个量子浪漫主义的立方体曲柄将可能性空间直至无穷大。所需的只是为求解器采取新的量子作用 - 将一块零件移至量子叠加的能力，在该量子叠加中既可以移动，又可以没有移动同时。
“随着叠加的叠加，与玩具商店的常见置换难题不同，拼图的独特状态是无限的。”写论文。
团队在简单版本的排列难题上测试了这个想法：二维，2×2网格由蓝色和绿色瓷砖组成。解决的状态是将两个绿色瓷砖放在两个蓝色的瓷砖上方。
该难题以经典形式仅具有六个可能的排列，包括解决状态。任何状态都可以通过一系列交换垂直和水平瓷砖转换为其他任何状态 - 禁止交换对角线瓷砖，以及整个难题的旋转也是如此。
可以通过称颜色为“颗粒”来给出这个基本的难题，并指出，因为每个瓷砖与相同颜色的另一种瓷砖都无法区分，因此它们在某种意义上是纠结的。
尽管“粒子”具有量子触摸，但实际上，拼图本身仍是使用经典动作播放的。当允许两个不同粒子之间的叠加时，真正的量子版本将打开。
将三种不同类型的模拟玩家投入工作，以解决2,000个随机争夺中的难题。古典求解器唯一的举动是交换两个相邻的瓷砖。量子求解器只能输入量子叠加。组合的求解器每次都可以执行任何一种动作。
毫不奇怪，合并后的求解器表现最好，平均以4.77的动作解决了难题。接下来是量子求解器，平均移动5.32，而经典求解器平均移动5.88。
这并不是说古典物理学的领域没有其优势。实际上，经典求解器可以比量子求解器更频繁地以五个动作的频率到达溶液。但这会吹出平均值，因为它通常可能需要两倍的时间，而量子求解器几乎总是以八个或更少的方式完成。
团队说，这种所谓的量子优势应该变得更加复杂的难题变得更加明显。
求解器使用其允许的移动（经典，量子或两者兼有）通过排列工作后，解决方案通过“裁判”进行验证。
如果您熟悉旧Schrödinger的猫思想实验，您会记住的是，测量本身会导致叠加随机成为一个状态之一。理想情况下，那将是解决的状态，但是如果没有解决的话，拼图再次被扰乱，求解器必须重新开始。
这就是古典求解器甚至可以开始解决量子难题的方式。除非它们变得非常幸运，并且炒状态是六种经典可能性之一（不在无限的量子选项中），否则他们将不得不采取行动，使它们尽可能接近解决方案，并希望测量结果使超级位置倒入解决状态。
尽管量子求解器似乎具有家庭优势，但它具有一个缺点 - 进行经典的交换操作需要两次动作。这就是古典求解器在拼图的某些版本中获得早期开始的方式，但是组合求解器始终具有铅的原因。
该团队还继续创建了量子难题的3D版本，尽管不是完整的立方体。它是2x2x1瓷砖，它也具有无限的可能性，可以通过类似的动作来解决。
实际上，量子置换难题可能是使用悬浮在光学晶格中的超声原子阵列来构建的。但大多数情况下，这是数学书呆子的思想实验。
该研究已被接受在期刊上发表物理评论，目前可在预印服务器上使用arxiv。
