基於非局域性的量子博弈研究

《基於非局域性的量子博弈研究》是依託華南農業大學，由司徒浩臻擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於非局域性的量子博弈研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：司徒浩臻
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

經典博弈論在計算機、經濟、生物等領域都有廣泛的套用。量子博弈在經典博弈中引入量子信息處理資源，是量子信息理論的一個分支。本項目研究量子博弈，藉助量子信息處理的力量去幫助博弈參與方得到更好的結果。本項目主要包括兩個研究內容：（1）基於非局域性的量子非合作博弈。非局域性是量子力學最奇妙的性質之一，利用非局域性可以得到比經典方法更豐富的策略分布，從而提高博弈參與方的收益。本項目選擇研究非合作博弈問題，這比合作博弈問題更具有現實意義。（2）噪聲對量子博弈的影響。因為量子信息處理系統不可避免會受到外界噪聲的影響，本項目進一步研究量子博弈的策略和收益隨噪聲的動態變化，以及噪聲影響下量子博弈和量子關聯的關係。本項目的研究，一方面可以讓博弈參與方得到更好的結果，從而證明量子信息處理的優勢，另一外面也有助於增強我們對量子信息理論的理解。

結題摘要

經典博弈論在計算機、經濟、生物等領域都有廣泛的套用。量子博弈在經典博弈中引入量子信息處理資源，是量子信息理論的一個分支。量子博弈的研究分為兩大類：使用量子策略的量子博弈和基於非局域性的量子博弈。使用量子策略的量子博弈需要裁判收集所有參與方的決策後分配收益，缺少自我實施性質。基於非局域性的量子博弈的研究成果大多數是合作博弈，而現實中的博弈更多的是非合作博弈。 本項目第一個研究內容是基於非局域性的非合作博弈的求解。把發表在Phys. Rev. Lett. 114: 020401 (2015)上的基於非局域性的兩方兩策略兩結果非合作博弈推廣到多參與方、多策略、多結果的情形，並給出了使用量子糾纏資源、優於經典解的量子解。研究了非合作“土地拍賣博弈”的非局域量子解法，該博弈反映了經濟學裡的搭便車問題，有一定的現實意義。本項目第二個研究內容是噪聲對量子博弈的影響。研究了去極化、相位阻尼、幅值阻尼、比特翻轉、相位翻轉等量子噪聲對量子博弈的影響，研究了量子博弈中的量子糾纏和量子失協在自旋系統和噪聲環境中的動力學變化，發現了一些有趣的結果。最後，在IBM超導量子計算雲平台上對所研究的幾種非局域博弈做了實驗，其中幾種博弈的實驗結果展示出量子解的優勢，但也有部分博弈的收益實驗值要低於經典解收益，一方面是由於量子計算設備的不完美；另一方面是由於這些博弈里的量子收益理論值和經典解收益差距太小。 上述成果從博弈論的角度展示了量子信息處理的優勢，對博弈論和量子非局域性的研究都有促進作用。