Kuantum Satranç Nedir, Nasıl Oynanır?

Son zamanların meşhur Netflix dizisi The Queen’s Gambit filminin nefes kesici sahnelerini veya Star Trek‘te Spock’un meşhur 3 boyutlu satranç oyununu unutun. Bu karakterler kendilerine güveniyorlarsa, bir kuantum satranç turnuvasına katılsınlar! Dünya’da bu tür bir turnuvanın ilk örneği 9 Aralık 2020’de, sanal olarak gerçekleştirilen Q2B 2020 konferansında düzenlendi. Amazon firmasından Aleksander Kubica, turnuvadan zaferle ayrıldı.[1]

Peki, ama kuantum satranç tam olarak nedir? Aslında satrancın; süperpozisyon, dolanıklık ve etkileşme gibi üst düzey kuantum kavramlarını içeren karmaşık bir versiyonu.[2] Caltech fizikçilerinden Spiros Michalakis, turnuva sırasında yaptığı canlı yayında şöyle diyor:

“Bu, sanki paralel evrenler arasında satranç oynamak gibidir. Farklı evrenlerde farklı tahtalar vardır ama hepsi birbirine bağlıdır. Bu, Star Trek’in 3 boyutlu satrancını bile komik bir duruma düşürür.”

Turnuvada oynanan kuantum satranç, Quantum Realm Games‘den Chris Cantwell‘in icadı. Cantwell, Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde kuantum hesaplama üzerine lisansüstü eğitimini alırken, yaratıcılık ve mucitlik üzerine de bir ders projesi yapmaya başladı. 2016 yılında Gizmodo’ya verdiği bir röportajda şöyle diyor:[3]

“Asıl amacım, tamamen kuantum doğaya sahip bir satranç oyunu geliştirmekti, böylece kuantum olgularla oynayabilecektiniz. Sadece kuantum mekaniğini öğreten bir oyun olmasını istemiyordum. Aslına bakarsanız sadece bu oyunu yapmam sayesinde ben de kuantum olguları çok daha sezgisel şekilde anlayabilmeye başladım.”

Kuantum satrancın ticari bir versiyonunu üretmek için gereken Kickstarter fonlama kampanyası için, Bill and Ted‘in “Bill” karakteri olan Alex Winter bir kısa video çekimini yönetti. Anyone Can Quantum isimli videoyu aşağıdan izleyebilirsiniz. Bu videoda Ant Man filmi için atomaltı boyuta küçültülen Paul Rudd, bir kuantum satranç oyunu için Stephen Hawking‘e meydan okudu. Videoda sadece Hawking ve Rudd’ın oyunu yok, aynı zamanda Bill and Ted’in “Ted” karakteri olan Keanu Reeves tarafından yapılan harika bir seslendirme de var. Video, Ocak 2016’da One Entangled Evening (Dolanık Bir Akşam) isimli bir etkinlikte yayımlandı ve kuantum hesaplamanın geleceği ile ilgili bir Caltech konferansının başlangıç videosu oldu. 12 dakikalık video milyonlarca kişi tarafından izlendi.

Kuantum Satranç Nasıl Oynanır?

Cantwell’in söylediğine göre, oyunu oynayabilmek için kuantum fizikçisi olmanıza gerek yok; ancak normal satrancın kurallarını bilmek, oyunu hızlıca kavramanıza yardımcı olacaktır.

Kuantum satranç oyununda oyun taşlarının bulunduğu birden fazla tahta vardır ve parça sayısı sabit değildir. Oyuncular, sıradan satranç hamlelerine ek olarak, “kuantum hamleler” yapabilirler; tek yapmaları gereken, ne tür bir hamle yaptıklarını ilan etmektir. Piyonlar, normal satrançtaki gibi ilerlerler; ancak diğer parçalar ya standart hamleler yapabilirler ya da kuantum hamleler… Örneğin aynı anda birden fazla karede bulunabilirler. Ne var ki oyuncular, önlerinde tüm tahtaları temsil eden sadece tek bir tahta görürler. Her bir tekil hamle, tüm tahtalarda aynı anda işler.

Herhangi bir kuantum hamle, oyun tahtalarının bir süperpozisyonunu yaratır; yani her bir kuantum hamlede, olası oyun tahtaları 2 katına çıkar. Kuantum hamle yapıldığında, oyun taşı %50 ihtimalle 2 standart hamleye kadar hareket eder; %50 ihtimalle ise hiçbir harekette bulunmaz. Hangi olasılığın gerçekleştiği, ancak ve ancak, oyunun ilerleyen kısımlarında yapılacak bir kuantum ölçüm ile belirlenir. Süperpozisyon nedeniyle bu taşlar birbiriyle dolanık halde bulunur, dolayısıyla bulundukları lokasyonlar birbiriyle ilişkilidir. 2016 yılındaki bir blog paylaşımında Cantwell, beyaz vezirin D1’den D3’e kuantum hamlesini şöyle anlatıyor:

“İki olası tahtamız var. Bunlardan birinde vezir hareket etmedi bile. Diğerinde vezir, hareket etti. Her iki tahtada da %50’lik bir “var olma” olasılığı var. Her bir olası tahtayı görecek olursak, sadece birkaç hamlede oyun fazlasıyla karmaşıklaşacaktır. Dolayısıyla oyuncunun önünde sadece 1 tahta var. Kuantum vezir hamlesinden sonra oyuncu, tahtayı şöyle görür:”

“Her bir vezirde bulunan mavimsi renkteki “doldurma” efekti, vezirin o karede olma ihtimalini göstermektedir. Aynı vezir, aynı tahtada, aynı anda birden fazla lokasyonda bulunabilir. Bir sonraki turda oyuncu, o birden fazla olasılıktan herhangi birinin hareket ettirmeyi seçebilir.”

Oyunun süperpozisyondan nasıl etkilendiği ile ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Taşlar birbiriyle dolanık halde de bulunabilir. Örneğin yukarıdaki videoda Rudd’un Hawking’e karşı kullandığı kritik bir strateji, buna dayanıyordu. Dolanık parçanın tam olarak nerede olduğunu tespit etmek için, oyuncunun bir ölçüm yapması gerekir. Gerçekten de, kuantum satranç oyununu kazanmanın tek yolu budur, çünkü “şah” veya “şah mat” imkansızdır. Bir oyuncu, rakibinin şahını tutsak etmelidir ve bunu yapmanın yolu, konumunun kuantum ölçümünü yapmaktır. Oyun, şah %100 öldüğünde biter. Aynı anda birden fazla karede bulunabilineceği için, bir taş aynı anda hem hayatta, hem de ölü olabilir (buna Schrödinger Durumu denir)!

Kuantum hamle kullanarak bir diğer taşı yiyemezsiniz. Ama kuantum hamle kullanarak, bir taşın halihazırda süperpozisyonda olduğu bir pozisyona gitmeye çalışabilirsiniz. Bu, bir yeme hamlesi değildir. Bunun yerine, bir ölçüm yapılır. Çünkü bir taşın birden fazla yerde var olabilmesi (süperpozisyon), bir karenin birden fazla taş tarafından tutulmasıyla sonuçlanabilir. Bu olduğunda, bir ölçüm yapılır ve bu ölçüm sonucuna göre o kare sadece 1 taş tarafından tutulabilir. Ölçüm demek, o kareye bakıp, neler olup bittiğini görmekten ibarettir. Bunu yaptığınızda, hangi taşın o karede bulunduğunu görebilirsiniz.

Ancak aynı zamanda turnuvada zaman, kısıtlıdır. İşte bu nedenle Kubica, ilk resmi turnuvada rakibi olan Google’dan Doug Strain’i alt etmeyi başardı. Strain’in zamanı tükendi. Ve evet, Alex Winter halen kuantum satrancın bir hayranı. Şöyle diyor:

“Kuantumu, daha anlaşılır, birçok insanın üzerinde çok uzun süreler kafa yorduğu bir şeyle bir araya getirme fikri, bana kalırsa inanılmaz bir fikir.”