DOOM Reimaginado: Aventura de Juegos Cuánticos

En un giro raro de la informática, un clásico videojuego, DOOM, ha sido reinventado para funcionar en una computadora cuántica. Este proyecto muestra el mundo de la computación cuántica mezclado con un toque de nostalgia. DOOM, conocido por su influencia en el género de disparos en primera persona, funciona en un circuito cuántico, destacando lo curioso de que puede, efectivamente, correr en "cualquier cosa".

#El Concepto

Imagina jugar un juego nostálgico como DOOM en un sistema cuántico en lugar de tu configuración típica de juego. En esta versión, solo se recrea el primer nivel de DOOM usando lógica cuántica. El juego opera en un conjunto de Puertas Cuánticas, específicamente Hadamards y Toffolis, que juntas funcionan como los bloques básicos de este juego cuántico. A pesar de ser compleja por naturaleza, esta versión busca funcionar lo suficientemente bien como para correr en una laptop estándar, mostrando el potencial de la Simulación cuántica.

#El Legado de DOOM

Lanzado originalmente en 1993, DOOM causó sensación como uno de los primeros shooters en 3D y desde entonces se ha convertido en un ícono cultural. Su mecánica sentó las bases para innumerables juegos que vinieron después. La frase "DOOM puede correr en cualquier cosa" se convirtió en un tipo de meme de internet, con el juego compilado para funcionar en dispositivos tan extraños como cajeros automáticos e incluso pruebas de embarazo. Este legado creó el contexto perfecto para hacer una versión del juego en una computadora cuántica.

#Fundamentos de la Computación Cuántica

La computación cuántica es un campo que busca aprovechar los principios de la mecánica cuántica para procesar información. En la informática tradicional, los datos se manejan en bits, que pueden ser 0 o 1. Las computadoras cuánticas, en cambio, usan Qubits que pueden existir en múltiples estados a la vez. Esta habilidad única permite cálculos más complejos.

Actualmente, la computación cuántica está en una etapa a menudo llamada la era NISQ, que significa Noisy Intermediate-Scale Quantum. Esto significa que las aplicaciones prácticas de la computación cuántica aún son limitadas, y los investigadores aún no han visto ventajas significativas sobre las computadoras clásicas para tareas cotidianas. Sin embargo, la curiosidad y la experimentación continúan, llevando a proyectos creativos como Quandoom.

#La Configuración Técnica

El circuito cuántico detrás de Quandoom es bastante extenso, involucrando más de 72,000 qubits y alrededor de 80 millones de puertas. Esta escala masiva permite que el juego simule comportamientos cuánticos mientras proporciona un punto de referencia para el software de simulación cuántica. Al simular este juego, los usuarios pueden interactuar con un estilo de juego clásico, mientras experimentan las peculiaridades y rarezas de la computación cuántica.

#Registros y Operaciones Cuánticas

En este juego, los datos se organizan en registros, que son esencialmente colecciones de qubits que contienen información relacionada con el juego. Por ejemplo, hay registros para rastrear la salud del jugador, la munición y el estado de diferentes elementos del juego. Cada registro está cuidadosamente codificado para manejar información, usando a menudo enteros para simplificar cálculos.

Se implementan varias operaciones básicas para gestionar estos registros, como suma, resta y comparación. Estas operaciones forman la columna vertebral de funciones de nivel superior que permiten que el juego funcione sin problemas. Dada la naturaleza de los Circuitos Cuánticos, cada operación debe ser reversible, lo que agrega una capa de complejidad a su diseño.

#Dibujando en el Lienzo Cuántico

En su núcleo, Quandoom implica renderizar el juego visualmente. Esto se hace manipulando qubits para representar píxeles en la pantalla. El juego toma el estado del sistema cuántico, aplica entradas del usuario basadas en las teclas presionadas y usa herramientas de simulación personalizadas para crear la salida gráfica.

El proceso de dibujo comienza con la función más simple de alternar estados de píxeles. Cuando un jugador se mueve o interactúa con objetos, el juego determina qué píxeles cambiar según el estado actual del juego. Un aspecto único es que, debido a la naturaleza reversible de las operaciones cuánticas, el renderizado a menudo aparece como una representación en wireframe en lugar de una imagen totalmente texturizada.

#Renderizando Líneas y Formas

Una vez que se establece la capacidad de dibujar píxeles individuales, la siguiente tarea es crear líneas. Esto requiere almacenar temporalmente información sobre el punto de inicio y el punto final de la línea y luego trazar cada punto en el camino. Esto se hace usando puertas cuánticas y registros adicionales para rastrear el movimiento.

Sin embargo, dibujar en un espacio 3D presenta desafíos. Los circuitos cuánticos deben proyectar puntos desde coordenadas tridimensionales a una pantalla bidimensional. Esto implica calcular la posición de cada punto en relación con la vista del jugador, lo que puede volverse bastante complejo.

#Usando Datos Precalibrados

En el desarrollo típico de juegos, "hornear" se refiere a pre-computar elementos como iluminación o física para mejorar el rendimiento durante el juego. Quandoom aprovecha esta técnica, aunque por pura pereza más que por alguna necesidad urgente de optimización.

Por ejemplo, en lugar de calcular el tamaño de los Sprites en tiempo real, el juego precalcula varios tamaños para cada sprite según la altura necesaria. Cuando se solicita un cierto tamaño durante el juego, simplemente accede a la versión pre-renderizada en lugar de calcular sobre la marcha. Esto ahorra un esfuerzo considerable en codificación y mantiene el circuito cuántico manejable.

#Diseño de Niveles

Quandoom presenta una versión simplificada del diseño de niveles original de DOOM. El juego se divide en habitaciones distintas, con cada habitación renderizada según la posición del jugador. El diseño evita intencionalmente complejidades como habitaciones secretas y laberintos intrincados para mantener la funcionalidad directa.

Crear estos niveles involucra una colocación cuidadosa de paredes y obstáculos derivados del juego original de DOOM. Este método práctico asegura una representación fiel mientras se adapta a las rarezas del renderizado cuántico.

#Enemigos y Mecánicas de Juego

Los enemigos en Quandoom mantienen sus ubicaciones originales de DOOM pero se ajustan ligeramente para el ritmo del juego. Dadas las limitaciones del juego, se modifican las métricas de salud y daño para proporcionar una experiencia más equilibrada.

El azar juega un papel en las mecánicas de juego, influyendo en si los disparos dan en el blanco o si los enemigos reaccionan de ciertas maneras. Este azar se simula usando puertas cuánticas para asegurar una variedad de resultados en el juego.

#Simulando el Juego

A pesar de las complejidades de las operaciones cuánticas, el juego puede simularse eficientemente en una laptop estándar. El truco radica en cómo se manejan los qubits aleatorios. El diseño permite que el juego reinicie ciertos qubits para mantener la simplicidad y evitar complicaciones que de otro modo surgirían de fases negativas.

Al mantener el circuito cuántico estructurado de una manera que maximiza la eficiencia, los creadores pueden ejecutar el juego sin problemas. Esto abre discusiones sobre la categorización de circuitos cuánticos y su potencial para simulación clásica.

#Conclusión

Quandoom es una intersección divertida entre nostalgia y tecnología de vanguardia, demostrando que incluso algo tan raro como ejecutar un juego clásico en una computadora cuántica es posible. Aunque puede que no sea la aplicación más práctica de la computación cuántica, sirve como una exploración caprichosa de su potencial.

El proyecto destaca no solo las habilidades técnicas requeridas para navegar en la programación cuántica, sino también el espíritu de innovación y creatividad que impulsa a la comunidad tecnológica a superar límites. Desde mecánicas clásicas de juegos hasta los desafíos únicos que presentan los procesos cuánticos, Quandoom se erige como un emblema del fascinante mundo de la informática, donde cualquier cosa es posible.

Así que la próxima vez que pienses en DOOM, recuerda su legado y diviértete con la idea de que ahora puedes jugarlo en una computadora cuántica—¡si es que tienes acceso a una!