Quandoom: Una Visión de la Computación Cuántica del Clásico DOOM

Los Obstáculos Técnicos de Quandoom

El proyecto Quandoom establece objetivos ambiciosos que ilustran claramente las limitaciones actuales y los inmensos requisitos de recursos de la computación cuántica tolerante a fallos:

• Ejecutar el juego de forma nativa requeriría teóricamente un ordenador cuántico con 72.376 cúbits lógicos y la ejecución de aproximadamente 80 millones de puertas cuánticas por fotograma.
• A modo de comparación: el actual poseedor del récord del mayor número de cúbits físicos en un ordenador cuántico de propósito general basado en puertas (a finales de 2024) es significativamente menor, a menudo numerándose en cientos o pocos miles (por ejemplo, el sistema de 1.225 cúbits previamente anunciado por Atom Computing). Además, estos son cúbits físicos, no los cúbits lógicos con corrección de errores implícitos en los requisitos de Quandoom.

Esta vasta brecha destaca lo lejos que estamos actualmente de tener hardware cuántico capaz de ejecutar de forma nativa aplicaciones de tal complejidad.

Simulación en Ordenadores Clásicos: Una Solución Alternativa

Dado que ningún ordenador cuántico existente puede ejecutar Quandoom, el desarrollador, Luke Mortimer, ideó una solución alternativa creativa para demostrar el concepto:

• Creó un simulador ligero QASM (Lenguaje de Ensamblaje Cuántico) diseñado para ejecutarse en ordenadores clásicos convencionales. QASM es una representación intermedia común para circuitos cuánticos.
• Sorprendentemente, este simulador en sí consta de solo unas 150 líneas de código C++.
• Ejecutar la simulación de Quandoom en un portátil promedio alcanza una velocidad de fotogramas de 10-20 fotogramas por segundo.
• Ejecutar esta simulación requiere 5-6 GB de RAM, lo que subraya los importantes recursos clásicos necesarios solo para simular las complejas operaciones cuánticas involucradas, incluso para una versión simplificada del juego.

El juego (como simulación) se puede descargar desde GitHub, y para ejecutarlo basta con arrastrar el archivo QASM al ejecutable del simulador.

Una Experiencia de Juego Única Moldeada por las Limitaciones

Quandoom no es simplemente una prueba de concepto técnica; ofrece una experiencia de juego única dictada por las limitaciones teóricas de la computación cuántica:

• Utiliza gráficos de alambre, que recuerdan a los juegos de arcade de gráficos vectoriales de la década de 1980.
• Esta estética de "modo rayos X" tiene un doble propósito: le da al juego un aspecto único a la vez que simplifica significativamente los cálculos visuales, haciéndolos más manejables dentro de un marco cuántico.
• El juego carece de colores, música y efectos de sonido, lo que reduce aún más la sobrecarga computacional.
• Los enemigos están confinados a una sola habitación.
• El característico ataque de bola de fuego del enemigo Imp se reemplaza con un arma de impacto instantáneo (como la pistola o la ametralladora de cadena del DOOM original).

Estas modificaciones sustanciales fueron compromisos necesarios debido a las limitaciones impuestas por los principios de la computación cuántica, en particular el requisito fundamental de que las operaciones cuánticas sean reversibles. Implementar lógica de juego compleja, física y renderizado mientras se adhiere a la reversibilidad es un gran desafío.

Fuente: https://github.com/Lumorti

Proceso de Desarrollo y Perspectivas Futuras

Luke Mortimer, el creador de Quandoom, pasó aproximadamente un año desarrollando el proyecto:

• Esto implicó escribir alrededor de 8.000 líneas de código C++ para construir un pequeño motor 3D e implementar la lógica del juego utilizando representaciones de registros cuánticos.
• Empleó técnicas innovadoras necesarias para el diseño de algoritmos cuánticos, como un sistema ancilla (utilizando cúbits temporales para cálculos intermedios), un sistema de recolección de basura (para descalcular resultados temporales y mantener la reversibilidad) y un sistema de subrutinas cuánticas.
• Actualmente, solo el primer nivel (E1M1) es jugable en esta forma simulada. Sin embargo, la página de GitHub del proyecto indica el potencial para una futura expansión y la publicación del código fuente C++ si existe suficiente interés de la comunidad.

Resumen

El proyecto Quandoom es más que un experimento interesante que combina videojuegos y computación cuántica; sirve como un punto de referencia único que destaca tanto las aplicaciones potenciales como las limitaciones prácticas actuales de la tecnología. Si bien ejecutar de forma nativa juegos complejos como DOOM en ordenadores cuánticos sigue siendo una perspectiva distante, que requiere avances significativos en la escala del hardware y la corrección de errores, Quandoom demuestra creativamente el tipo de pensamiento necesario para mapear problemas clásicos en arquitecturas cuánticas.

Esta iniciativa puede inspirar a desarrolladores e investigadores a seguir explorando los límites de la computación cuántica, idear nuevos algoritmos cuánticos y quizás descubrir formas completamente nuevas de interacción y jugabilidad que sean únicas para el reino cuántico en el futuro.