纳什均衡与博弈论-第29章
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人类直接完成，却可通过其他粒子的撞击间接实现。也就是，不能说一个原子独立地占据特定位置。但是，一旦其他原子撞击它，就可通过这些原子路径的改变把待测原子定位在特定位置。这一现象称作脱散。只要能避免脱散（例如从其他影响因素中隔离粒子，放在极低的温度下），就能维持匪夷所思的多重量子现实。
量子物理的这一特征引起物理学家和非物理学家无尽的争论和惊愕。但实验结果铁证如山。在亚原子世界中，现实是模糊的，它包含了多种可能，这些可能都是真实的。你无法知道一个原子在哪里，因为它不是占据特定的空间，而是同时占据了多个空间。
在博弈论看来，可以用一种足够简单的方式——现实本身即是一种混合策略——来看待这一切。
我个人觉得这是一个离奇的类比：在博弈论中，你的最佳策略往往不是预先决定的一个行动或一系列行动，而是一些可依据特定概率进行选择的策略组合——比如，策略A占30％，策略B占70％；在量子力学的数学中，一个粒子的位置不能被确定性地描述，只能被可能性地描述——也许70％的时间出现在A区，30％的时间出现在B区。乍看之后，虽然你不认为这个类比很有意义，也没有理由相信分子的数学与经济博弈的决策有关，但是在博弈论中应用量子数学的确能制定新的选择策略，为博弈论的效力增添新维度。
诚然，一些专家怀疑量子博弈论独具的优点。但是一些研究人员认为，充分理解量子博弈论能更好地管理拍卖，更佳地组合股票投资，甚至可以改进民主选举的规则。新技术也使量子博弈论的实验验证成为可能。
第二节 冯·诺伊曼归来
细思之后，量子数学和博弈论的结合也变得理所当然。然而，近来无人问津又让人吃惊。毕竟现代博弈论的创立人约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）也是量子力学的先驱。量子博弈得以发展的最初动力也是源于冯·诺伊曼是开发数字计算机的先驱的事实。
大卫·梅耶（David Meyer）是加州大学圣地亚哥分校物理方向的数学家，当他被邀请于1998年1月在微软做一个关于量子计算的演讲时，冯·诺伊曼的理论进入了他的视线。“我的听众是整个研发部，我想说一些新的东西，于是我思考什么会使他们感兴趣。”当我去拉迦拉市加州大学圣地亚哥分校他的办公室拜访时，他这样说。
梅耶的工作重点放在量子计算上，他自然清楚标准的量子物理数学是由冯·诺伊曼建立起来的。“在很大程度上，现代计算机的体系结构也是由冯·诺伊曼建立的，这与微软相关，”梅耶说，“但冯·诺伊曼也同样因创立作为经济学重要部分的博弈论而为人所知，这也与微软相关。所以我想，怎样才能把它们糅合在一起呢？”很明显应该做的就是探究建立量子博弈的可能性。
通过研究博弈论的术语，梅耶发现了进行上述探究的突破口。冯·诺伊曼已阐明了在二人零和博弈中，各有一项“最佳”策略，但在同种博弈下（条件既定），这种“最佳”策略并不总是单一的策略，而是具有不同概率的策略的组合，也就是策略的概率分布或“复合”策略。
梅耶指出：“复合策略与单一策略的并存不是偶然，就我所知，这种词汇是冯·诺伊曼创造的，并且与量子力学中单一状态和复合状态——复合状态是单一状态的概率分布——意义相同。”
梅耶在微软的演讲探究了把量子理论中多重“复合态”现实运用于博弈论的方法。他睿智地选择了最简单的硬币翻转游戏。既然在决定是否翻转硬币上没有特别的逻辑，这个游戏便成为一个猜测对手想法的简单游戏。假如一位选手知道了对手做选择的套路，再玩这个游戏时就可以利用它。
在这个游戏的非量子或“经典”玩法中，皮卡德的最佳策略将是半数翻转（换句话说，他应通过抛掷硬币来决定是否翻转），从而确保他的选择没有固定套路。Q进行两次选择，有四种可能策略（都翻；都不翻；第一次翻，第二次不翻；第一次不翻，第二次翻），每个应占1/4。如果两人采用了上述策略，他们会平分秋色。没人能靠策略的改变而占上风，这就是纳什均衡。
在梅耶的量子构想中，皮卡德仍按经典方法玩，但允许Q用量子策略。也就是说，他不是把硬币翻转成非正即反，而是正与反的量子组合，即半正半反，就像一个电子同时出现在异地一样。
在量子信息物理的术语中，这种正…反组合的双值关系称作量子比特（qubit）——信息的“量子比特”（quantum bit）的缩写。在传统计算学中，比特是信息的单位，用于表示两种可能中的一种——是或否，正或反，1或0。经典的硬币不是正面朝上就是反面朝上，但是量子硬币可有多种可能，可以既正又反（我喜欢将量子比特看作抛出后仍在旋转的硬币，观察之前即不正也不反，直到被接住或落地后才知道到底是正是反）。
在实际的量子信息试验中，“硬币”相当于一个光粒子，即光子；正面和反面对应于光子的振动方向（光子振动的轴线方向）。出于现实的考虑，这类试验更多地依赖于对光量子偏振方向即光波方向的测定（或更专业地讲，光波电场的方向）。滤光器（就像凸透镜的偏振镜片）的偏振方向通常设计成垂直的或水平的，从而阻挡或传播偏振光。如果你把滤光器想象成尖桩篱栅，那么垂直偏振光子就可以穿过，而水平偏振光子则被阻挡（当然，介于垂直和水平之间的倾斜偏振光子也能通过。在这种情形下，光子的接收者能使检波器倾斜，也能够通过把检波器倾向右边而阻碍光子倾向左边）。
把梅耶的硬币翻成正面或反面对应于怎样定位偏振滤波器——展现正面，就隐藏了反面。
梅耶的数学阐明了量子控制如何确保这枚硬币总是正面朝上，即Ｑ获胜。既然Q先翻，他可用他的量子魔法将硬币翻成正反各50％的组合（这时，与其把便士想象成是旋转着的不如想象成竖立着的）。因此下一步无论皮卡德选择翻与不翻，便士仍保持直立（从数学上说）。然后Q可执行反量子措施，把硬币变为最初的状态——正面朝上。
如果要一个更加严格的解释，可以把量子硬币的旋转在三维坐标系（坐标轴记为x，y，z）中描述。如果定义正面为沿z轴指向北面的旋转（“＋z”方向），则反面指向相反的方向（南面，或“－z”方向）。经典的翻转（皮卡德仅有的一次翻转为经典翻转）旋转方向只在＋z和－z间切换。然而，Q可用量子的方式旋转，让它指向“东”（沿＋x方向）。接下来，如果皮卡德由北向南地翻转，旋转仍旧指向东，所以无论皮卡德翻转与否，Q下步又把旋转转回到朝北，或正面朝上。皮卡德输。半数翻转策略，在经典博弈论是最佳策略，在量子博弈论却一文不值。
在此之中有重要的一点易被忽略。博弈论可以给出最佳策略，梅耶的发现为此论述进行了重要的加注：只有在忽略量子物理多重现实的前提下最佳策略才成立。既然世界按量子物理的规则运转，那么至少在某些条件下，量子博弈论运用于现实生活不仅只是一种可能，更是现实。
第三节 量子困境
梅耶就他在微软的演讲写了一篇论文，并于1999年在《物理评论快报》上发表。不久，第二个独立于梅耶研究内容的量子博弈论出现（探讨了著名的囚徒困境）。接下来的几年，大量论文开始探究量子博弈论的整个领域。其中大部分论文认为如囚徒困境等标准游戏的结果，在量子博弈论中也许能得到改进。一些论文将量子博弈原理应用到经济学，认为量子物理的多重可能性可用于挑选股票的最佳组合，决定是否买、卖与何时买、卖股票。
尽管如此，最初认为量子策略在很多游戏中能取得更好成绩的结论，似乎并非无懈可击。在某些情况中，不运用量子魔法，仅让“裁判员”在选手间调解，就能达到同样的效果。若真如此，那么这些游戏中就不会有真正内在的“量子”——它们仍旧经典，只不过是具有新规则的不同游戏而已。然而在深思熟虑之后，梅耶认为仍有办法使游戏在性质上具有量子性。“的确可以通过在游戏中加入经典通信来模拟量子游戏的某些特征，”梅耶告诉我，“但为公平起见，若要加入通信就应该是量子通信，这样便有了差别。”换句话说，如果允许调解员或选手使用量子通讯系统，量子的好处也许会真正得到实现。
“目前把量子位从一个地方传送到另一个地方并不是难事，”梅耶说道，“所以不难相信你能够……让选手有博弈论背景，让裁判，发送量子信息，而不是经典信息——这一做法的优点在于产生新的或可能是更好的结果。”
他说，如果这样，很多现实生活中的难题也许可用量子博弈论来处理。例如，量子信息也许可使网上表决既匿名又可核实。量子信息也许可有效调节组合竞标，例如调节多家公司对政府将要发布的多种许可证的竞标。
“通过交换量子信息，可以更好地或至少全新地来做其中的一些事。在我看来，这是可能的，”梅耶讲道，“量子信息应用广泛，应该深入探究……或许在某些方面它具有现实意义。”
第四节 量子通讯
实际上，通过用光纤传送带有信息量子位的光子，从而进行小规模的量子通讯已经可行。量子位其不可破译的量子防窃听保护可用来传输密码，保证密码不会在未察觉的情况下被截取。这点已通过量子信息在数公里长的光缆中甚至在空气中的传输得到证明。量子密码信号运用于军事卫星已有实现的技术可能性，被列入了将来五角大楼预算的时间表中。
然而为了实用，规模更大的量子博弈体系可能需要一个工具——量子计算机，目前它的发展刚刚起步。事实上，量子博弈论最重要的作用之一就是能让量子计算机干点活。
眼下，虽然对初级量子计算的验证已完成，但是实用的量子计算机的确没有出现。假如量子计算机按比例增加至可实用的规模，就能利用多重量子现实同时做很多计算，大大地缩短处理一些问题的时间。因此，在理论上，量子计算机比现代的超级计算机功能强大得多，但只有在解决特殊问题时才会使用量子处理。例如用量子计算机搜索大规模的数据库，速度会更快；没有量子计算机你绝不愿尝试破译密码。
现今用于军事、金融和其他类秘密通讯的密码赖于把大数拆分成素因子的难度。位数少的数易于拆分：例如，一眼便可看出15是素数3和5的乘积；35是素数5和7的乘积。但是对于一个长200位的数，世界上最快的超级计算机可能运算10亿年也无法把它拆成两个素数的乘积。密码编译系统一旦建立，编码信息的过程就是计算长数的过程，但是只有找到这个长数的两个素因子，才能破译它。
这个系统看上去比较安全，因为能否在10亿年后破译一个密码是无关痛痒的。但是1994年数学家彼得·肖（Peter Shor）证明
