In sommige versies van het spel blackjack, een manier om tegen het huis te winnen, is dat spelers aan tafel als een team werken om de kaarten die ze hebben gekregen bij te houden en heimelijk met elkaar te communiceren. Met die kennis, ze kunnen dan de kaarten schatten die nog in de stapel zitten, en degenen die het meest waarschijnlijk als volgende worden uitgedeeld, allemaal om elke speler te helpen beslissen hoe hij zijn weddenschappen plaatst, en als team voordeel behalen ten opzichte van de dealer.

Deze rekenstrategie, bekend als kaarten tellen, werd beroemd gemaakt door het MIT Blackjack Team, een groep studenten van MIT, Harvard universiteit, en Caltech, die gedurende enkele decennia, te beginnen in 1979, geoptimaliseerd kaarten tellen en andere technieken om met succes casino's te verslaan bij blackjack over de hele wereld - een verhaal dat later het boek 'Bringing Down the House' inspireerde.

Nu hebben onderzoekers van MIT en Caltech aangetoond dat de vreemde, kwantumeffecten van verstrengeling zouden blackjackspelers theoretisch nog meer voordeel kunnen geven, zij het een kleine, als je tegen het huis speelt.

In een artikel dat deze week in het tijdschrift is gepubliceerd Fysieke beoordeling A , schetsen de onderzoekers een theoretisch scenario waarin twee spelers, coöperatief spelen tegen de dealer, kunnen hun strategieën beter coördineren met behulp van een kwantumverstrengeld paar systemen. Dergelijke systemen bestaan ​​nu in het laboratorium, hoewel niet in vormen die geschikt zijn voor praktisch gebruik in casino's. In hun studie hebben de auteurs onderzoeken niettemin de theoretische mogelijkheden voor hoe een kwantumsysteem de uitkomsten bij blackjack kan beïnvloeden.

Ze ontdekten dat dergelijke kwantumcommunicatie de spelers een klein voordeel zou geven in vergelijking met klassieke kaarttelstrategieën, maar in beperkte situaties waar het aantal resterende kaarten in het kaartspel van de dealer laag is.

"Het is vrij klein in termen van de werkelijke omvang van het verwachte kwantumvoordeel, " zegt eerste auteur Joseph Lin, een voormalig afgestudeerde student aan het MIT. "Maar als je je voorstelt dat de spelers extreem rijk zijn, en het dek is erg laag in aantal, zodat elke kaart telt, deze kleine voordelen kunnen groot zijn. Het opwindende resultaat is dat er een voordeel is aan kwantumcommunicatie, hoe klein het ook is."

Lin's MIT co-auteurs op het papier zijn professor in de natuurkunde Joseph Formaggio, universitair hoofddocent natuurkunde Aram Harrow, en Anand Natarajan van Caltech, die in september aan het MIT begint als universitair docent elektrotechniek en informatica.

Kwantumtransacties

Verstrengeling is een fenomeen beschreven door de regels van de kwantummechanica, waarin staat dat twee fysiek gescheiden objecten kunnen worden "verstrengeld, " of met elkaar samenhangen, op zo'n manier dat de correlaties ertussen sterker zijn dan wat zou worden voorspeld door de klassieke wetten van de fysica en waarschijnlijkheid.

1964, natuurkundige John Bell bewees wiskundig dat kwantumverstrengeling zou kunnen bestaan, en bedacht ook een test - de zogenaamde Bell-test - die wetenschappers sindsdien op veel scenario's hebben toegepast om vast te stellen of bepaalde ruimtelijk afgelegen deeltjes of systemen zich gedragen volgens de klassieke, natuurkunde uit de echte wereld, of dat ze een of ander kwantum kunnen vertonen, verstrengelde staten.

"Een motivatie voor dit werk was als een concrete realisatie van de Bell-test, " zegt Harrow over de nieuwe krant van het team. "Mensen schreven de regels van blackjack zonder aan verstrengeling te denken. Maar de spelers krijgen kaarten gedeeld, en er zijn enkele correlaties tussen de kaarten die ze krijgen. Dus werkt verstrengeling hier? Het antwoord op de vraag lag niet voor de hand om erop in te gaan."

Na het idee terloops te hebben vermaakt tijdens een gewone pokeravond met vrienden, Formaggio besloot om de mogelijkheid van quantum blackjack formeler te onderzoeken met zijn MIT-collega's.

"Ik was ze dankbaar dat ze niet lachten en de deur voor me dichtsloegen toen ik het idee ter sprake bracht, " herinnert Formaggio zich.

Gecorreleerde kaarten

Bij blackjack, de dealer deelt zichzelf en elke speler een open kaart die voor iedereen openbaar is, en een gesloten kaart. Met deze informatie, elke speler beslist of hij "hit, " en nog een kaart gedeeld krijgen, of "staan, " en blijf bij de kaarten die ze hebben. Het doel na één ronde is om een ​​hand te hebben met een totaal dat dichter bij 21 ligt, zonder over te gaan, dan de dealer en de andere spelers aan de tafel.

In hun krant de onderzoekers simuleerden een eenvoudige blackjack-opstelling met twee spelers, Alice en Bob, coöperatief spelen tegen de dealer. Ze programmeerden Alice om consequent laag in te zetten, met als hoofddoel Bob te helpen, wie zou kunnen slaan of staan ​​op basis van alle informatie die hij van Alice heeft gekregen.

De onderzoekers overwogen hoe drie verschillende scenario's de spelers zouden kunnen helpen de dealer te winnen:een klassiek scenario voor het tellen van kaarten zonder communicatie; een best-case scenario waarin Alice Bob gewoon haar verdekte kaart laat zien, het beste demonstreren dat een team kan doen om tegen de dealer te spelen; en tenslotte, een kwantumverstrengelingsscenario.

In het kwantumscenario formuleerden de onderzoekers een wiskundig model om een ​​kwantumsysteem weer te geven, die geabstraheerd kan worden gezien als een doos met veel "knoppen, " of meetkeuzes, dat wordt gedeeld tussen Alice en Bob.

Bijvoorbeeld, als de gedekte kaart van Alice een 5 is, ze kan op een bepaalde knop op de kwantumdoos drukken en de uitvoer ervan gebruiken om haar gebruikelijke keuze te informeren of ze wil slaan of staan. Bob, beurtelings, kijkt naar zijn verdekte kaart wanneer hij beslist op welke knop hij op zijn kwantumdoos drukt, evenals of u de doos überhaupt wilt gebruiken. In de gevallen waarin Bob zijn kwantumdoos gebruikt, hij kan de output combineren met zijn observatie van de strategie van Alice om zijn eigen zet te beslissen. Deze extra informatie - niet precies de waarde van Alice's kaart, maar meer informatie dan een willekeurige gok - kan Bob helpen beslissen of hij zal slaan of staan.

De onderzoekers voerden alle drie de scenario's uit, met veel combinaties van kaarten tussen elke speler en de dealer, en met een toenemend aantal kaarten in het kaartspel van de dealer, om te zien hoe vaak Alice en Bob konden winnen van de dealer.

Na het uitvoeren van duizenden rondes voor elk van de drie scenario's, ze ontdekten dat de spelers een klein voordeel hadden ten opzichte van de dealer in het scenario van kwantumverstrengeling, vergeleken met de klassieke kaarttelstrategie, maar alleen als er nog een handvol kaarten in het kaartspel van de dealer over was.

"Als je het kaartspel vergroot en daardoor alle mogelijkheden vergroot van verschillende kaarten die naar je toe komen, het feit dat je een beetje meer weet door dit kwantumproces wordt eigenlijk verwaterd, ' legt Formaggio uit.

Hoe dan ook, Harrow merkt op dat "het verrassend was dat deze problemen zelfs overeenkwamen, dat het zelfs logisch was om verstrikte strategie in blackjack te overwegen."

Betekenen deze resultaten dat toekomstige blackjack-teams kwantumstrategieën in hun voordeel kunnen gebruiken?

"Er zou een zeer grote investeerder voor nodig zijn, en mijn gok is, het dragen van een kwantumcomputer in je rugzak zal waarschijnlijk het huis kantelen, " zegt Formaggio. "We denken dat casino's op dit moment veilig zijn voor deze specifieke dreiging."