Kan en kvantestrategi hjælpe med at ødelægge huset?

I nogle versioner af spillet blackjack, en måde at vinde mod huset på er, at spillere ved bordet arbejder som et hold for at holde styr på og hemmeligt kommunikere indbyrdes de kort, de har fået. Med den viden, de kan derefter vurdere de kort, der stadig er i bunken, og dem, der med størst sandsynlighed vil blive uddelt næste gang, alt for at hjælpe hver spiller med at beslutte, hvordan de skal placere deres indsatser, og som et team, få en fordel i forhold til forhandleren.

Denne beregningsstrategi, kendt som korttælling, blev gjort berømt af MIT Blackjack Team, en gruppe studerende fra MIT, Harvard Universitet, og Caltech, som i flere årtier fra 1979, optimeret korttælling og andre teknikker til med succes at slå kasinoer på blackjack rundt om i verden - en historie, der senere inspirerede bogen "Bringing Down the House."

Nu har forskere ved MIT og Caltech vist, at det mærkelige, kvanteeffekter af sammenfiltring kunne teoretisk set give blackjack-spillere endnu mere en fordel, omend en lille, når man spiller mod huset.

I et papir offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Fysisk gennemgang A , forskerne opstiller et teoretisk scenarie, hvor to aktører, spiller sammen mod dealeren, kan bedre koordinere deres strategier ved hjælp af et kvantemæssigt sammenfiltret par af systemer. Sådanne systemer findes nu i laboratoriet, selvom det ikke er i form, der er praktisk til praktisk brug i kasinoer. I deres undersøgelse, forfatterne undersøger ikke desto mindre de teoretiske muligheder for, hvordan et kvantesystem kan påvirke resultaterne i blackjack.

De fandt ud af, at sådan kvantekommunikation ville give spillerne en lille fordel i forhold til klassiske korttællingsstrategier, dog i begrænsede situationer, hvor antallet af kort tilbage i dealerens kortspil er lavt.

"Det er ret lille i forhold til den faktiske størrelse af den forventede kvantefordel, " siger førsteforfatter Joseph Lin, en tidligere kandidatstuderende ved MIT. "Men hvis du forestiller dig, at spillerne er ekstremt rige, og dækket er virkelig lavt i antal, så hvert kort tæller, disse små fordele kan være store. Det spændende resultat er, at der er en vis fordel ved kvantekommunikation, uanset hvor lille den er."

Lins MIT medforfattere på papiret er professor i fysik Joseph Formaggio, lektor i fysik Aram Harrow, og Anand Natarajan fra Caltech, der starter på MIT til september som adjunkt i elektroteknik og datalogi.

Kvantehandel

Entanglement er et fænomen beskrevet af kvantemekanikkens regler, som siger, at to fysisk adskilte objekter kan "filtres sammen, "eller korreleret med hinanden, på en sådan måde, at korrelationerne mellem dem er stærkere, end hvad der ville blive forudsagt af de klassiske fysik- og sandsynlighedslove.

I 1964, fysiker John Bell beviste matematisk, at kvanteforvikling kunne eksistere, og udtænkte også en test - kendt som en Bell-test - som videnskabsmænd siden har anvendt på mange scenarier for at fastslå, om visse rumligt fjerntliggende partikler eller systemer opfører sig i overensstemmelse med klassiske, den virkelige verdens fysik, eller om de kan udvise nogle kvante, sammenfiltrede stater.

"En motivation for dette arbejde var som en konkret erkendelse af Bell -testen, " siger Harrow om holdets nye avis. "Folk skrev reglerne for blackjack og tænkte ikke på sammenfiltring. Men spillerne får kort, og der er nogle sammenhænge mellem de kort, de får. Så virker sammenfiltring her? Svaret på spørgsmålet var ikke indlysende at gå ind i det."

Efter tilfældigt at have underholdt ideen under en almindelig pokeraften med venner, Formaggio besluttede at undersøge muligheden for kvante-blackjack mere formelt sammen med sine MIT-kolleger.

"Jeg var dem taknemmelig for ikke at grine og lukke døren for mig, da jeg kom med ideen, " husker Formaggio.

Korrelerede kort

I blackjack, dealeren giver sig selv og hver spiller et kort med billedsiden opad, som er offentligt for alle, og et kort med billedsiden nedad. Med disse oplysninger, hver spiller bestemmer, om han vil "slå, "og få et andet kort, eller "stå, "og blive med de kort, de har. Målet efter en runde er at have en hånd med et total, der er tættere på 21, uden at gå over, end dealeren og de andre spillere ved bordet.

I deres papir, forskerne simulerede en simpel blackjack-opsætning, der involverede to spillere, Alice og Bob, spiller sammen mod dealeren. De programmerede Alice til konsekvent at satse lavt, med det primære formål at hjælpe Bob, som kunne slå eller stå baseret på enhver information han fik fra Alice.

Forskerne overvejede, hvordan tre forskellige scenarier kunne hjælpe spillerne med at vinde dealeren:et klassisk korttællingsscenarie uden kommunikation; et bedste tilfælde, hvor Alice blot viser Bob sit kort med billedsiden nedad, demonstrere det bedste, et hold kan gøre ved at spille mod dealeren; og til sidst, et kvantesammenfiltringsscenarie.

I kvante scenariet, forskerne formulerede en matematisk model til at repræsentere et kvantesystem, som abstrakt kan opfattes som en boks med mange "knapper, " eller målevalg, som deles mellem Alice og Bob.

For eksempel, hvis Alices kort med billedsiden nedad er en 5, hun kan trykke på en bestemt knap på kvanteboksen og bruge dens output til at informere hendes sædvanlige valg om at slå eller stå. Bob, på tur, ser på hans kort med billedsiden nedad, når han beslutter sig for, hvilken knap der skal trykkes på hans kvanteboks, samt om man overhovedet skal bruge kassen. I de tilfælde, hvor Bob bruger sin kvanteboks, han kan kombinere dets output med hans observation af Alices strategi for at beslutte sit eget træk. Denne ekstra information - ikke ligefrem værdien af ​​Alices kort, men flere oplysninger end et tilfældigt gæt - kan hjælpe Bob med at beslutte, om han skal slå eller stå.

Forskerne kørte alle tre scenarier, med mange kombinationer af kort mellem hver spiller og dealeren, og med et stigende antal kort tilbage i dealerens dæk, for at se, hvor ofte Alice og Bob kunne vinde mod dealeren.

Efter at have kørt tusindvis af runder for hvert af de tre scenarier, de fandt ud af, at spillerne havde en lille fordel i forhold til dealeren i kvanteforviklingsscenariet, sammenlignet med den klassiske korttællingsstrategi, dog kun når en håndfuld kort var tilbage i dealerens bunke.

"Når du øger bunken og derfor øger alle mulighederne for, at forskellige kort kommer til dig, det faktum, at du ved lidt mere gennem denne kvanteproces, bliver faktisk fortyndet, " forklarer Formaggio.

Alligevel, Harrow bemærker, at "det var overraskende, at disse problemer selv matchede, at det endda var fornuftigt at overveje indviklet strategi i blackjack. "

Betyder disse resultater, at fremtidige blackjack-hold kan bruge kvantestrategier til deres fordel?

"Det ville kræve en meget stor investor, og mit gæt er, at bære en kvantecomputer i din rygsæk vil sandsynligvis vælte huset, "Formaggio siger. "Vi tror, ​​kasinoer er sikre lige nu fra denne særlige trussel."