黃昱銘｜量子線上學院特約編輯 (臺灣大學化學系碩士)
※ 由於官方下載點已經關閉，暫時無法下載Hello Quantum遊戲。 ※
1. 遊戲簡介：
「量子電腦」的大名肯定不會讓你感到陌生，但你是否好奇科學家是如何藉由量子力學的原理來操作量子電腦並進行一系列的量子計算呢？其背後神秘又深奧的核心概念，我們又能透過什麼方式去學習呢？別擔心，目前IBM與巴塞爾大學(University of Basel)的研究團隊共同開發出了一款「Hello Quantum」的量子解謎小遊戲，讓大家能以遊戲的方式去體驗量子電腦的操作，也能從中認識量子計算的重要原理哦！
* 值得注意的是，這款手機遊戲也可以在離線時遊玩哦！一起來體驗量子計算的魅力吧！
2. 遊戲操作：
在這款遊戲中，每一道關卡會由下列三種不同的狀態(state)隨機組合，分別為：白色圓圈的「On state」、黑色圓圈的「Off state」以及透明圓圈的「Random state」。其中Random state可以轉換成On state或Off state。
而我們可以透過操作量子閘(Gate)來改變狀態，遊戲中能使用的量子閘共分四種：X Gate、H Gate、Z Gate和CZ Gate，其中每一種量子閘都能對狀態執行不同的操作，接下來我們將分別介紹這四種量子閘的運作方式！
X Gate：X Gate的功能就如同燈開關的效果，能將On state切換至Off state(或是將Off state切換至On state)，但並不會對Random state造成影響。因此，當我們使用一次X Gate後，連接X Gate線路上的黑色圓圈會轉換成白色圓圈，白色圓圈則會轉換成黑色圓圈(如圖中紅色方框所示)，而透明圓圈不會有任何變化。
H Gate：學會改變狀態的操作後(X Gate)，我們還能將相鄰兩排的狀態進行交換，而這樣的操作可以使用H Gate來達成，其中H Gate也被稱作為Hadamard Gate。如下圖所示，進行一次H Gate的操作後，連接於H Gate的兩排狀態就會相互交換(紅色及黃色方框)。
Z Gate：Z Gate的作用類似於X Gate，但Z Gate控制的是不同列上的狀態，如圖中紅框所標示。
CZ Gate：CZ Gate的操作原理比較特殊，首先CZ Gate影響的狀態共有五個，線路直接連接到的兩組狀態(紅色和黃色方框)會各自交換。需要注意的是，最靠近CZ Gate的狀態(黑色圓形)，會進行的狀態轉換。
3. 遊戲內容：
遊戲的每一道關卡會設計出一組目標圖形(黑色方框)，我們需要透過操作量子閘將初始狀態排列成跟目標狀態相同的圖形，即可解鎖下一關。另外遊戲的右上方會顯示目前的操作次數以及完成所需的最少次數，嘗試用最少的操作次數來完成每一關吧！
遊戲初期會先有幾道簡易的關卡讓我們熟悉量子閘的操作，隨著關卡的進行，就能解鎖更多的量子閘，此時遊戲難度也會隨之增加，因此就會需要仔細思考如何有效運用量子閘去組合出目標圖形！
遊戲的關卡被劃分成四種等級，總共29道題目。每破解完一個等級的全部題目後，會出現左下圖的提示說明，讓我們能瞭解這些量子閘操作背後的意義。如果你還想進一步學習更多量子計算的基礎原理，可以點擊最下方的「Learn More」，就可以瀏覽更多關於量子電腦的理論知識。
4. 遊戲試玩影片：
這裡我們挑選了遊戲中的兩道關卡進行實際的操作示範，讓大家能更進一步理解每個量子閘操作的效果：
在這道關卡中，為了將初始狀態轉換成目標狀態，我們的操作過程如下：首先，我們先操作一次左側的H gate將線路上的兩列狀態交換。接下來再操作一次右側的H gate將兩列狀態交換，這時候就可以利用Z gate將線路上的黑色狀態轉換成白色狀態。最後進行一次H gate的操作後，就可以完成這道關卡了！
在這道關卡中，最下方三個黑色圓圈的狀態是我們的目標圖形。我們操作的流程如下：首先是先進行一次X gate的操作，讓線路上的狀態翻轉，接下來使用CZ gate讓上方的黑白狀態彼此交換，此時操作一次H gate讓線路上的兩列交換，最後就可以操作X gate將白色的狀態轉換成黑色狀態，這樣就大功告成了！
5. 遊戲心得：
玩完遊戲之後，我認為這款遊戲對於有興趣認識量子電腦卻又不知道從何起手的人真的會是一大福音！因為這個遊戲是透過一個簡單的設計去模擬真實量子電腦，讓初學者能以遊戲的方式去學習量子電腦的基本操作原理，加上遊戲的設計是讓我們先去熟悉各個量子閘的操作後，才慢慢增加遊戲難度，讓我們能更清楚的瞭解不同量子閘的作用。我認為這真的是一款非常有趣的量子小遊戲，除了可以學習到量子計算的操作概念外，同時還可以訓練自己的邏輯思考能力！所以我很推薦大家一起來玩！
