Новое исследование международной группы ученых выявило потенциал нового класса роботов, которые могут сравниться с возможностями человека. Эти достижения обусловлены конвергенцией квантовых вычислений и искусственного интеллекта, что привело к появлению области квантовой робототехники.
Это направление обещает преодолеть ограничения, присущие классической робототехнике, и произвести революцию в различных секторах.
«Квантовые вычисления и искусственный интеллект по отдельности считаются преобразующими технологиями, которые формируют наше настоящее и будущее», — говорят исследователи в своем исследовании.
«Перспектива объединения двух парадигм предвещает поразительную вычислительную мощность и интеллект человеческого уровня для получаемых в результате технологий».
Квантовая робототехника фокусируется на внедрении идей квантовой механики, таких как суперпозиция и запутанность, в роботизированные системы. Это может позволить роботам обрабатывать огромные объемы данных со своих датчиков в режиме реального времени. Эта способность позволит роботам быстро реагировать на сложные среды и, возможно, демонстрировать мыслительные и чувственные способности, схожие с человеческим интеллектом.
«Ожидается, что квантовые алгоритмы, квантовые датчики и квантовое управление станут основой робототехники следующего поколения», — добавили исследователи.
Квантовые вычисления преодолевают ограничения классических вычислений
Традиционные роботы полагаются на классические вычисления, которые используют биты для представления информации в виде нулей или единиц. Эта двоичная система, хотя и эффективна для многих задач, с трудом справляется с растущей сложностью и объемом данных, характерными для современных робототехнических приложений.
Квантовые вычисления , напротив, используют кубиты, которые могут существовать в суперпозиции состояний, представляя 0, 1 или оба одновременно. Это свойство позволяет квантовым компьютерам обрабатывать и анализировать информацию на скоростях и в масштабах, которые теоретически недостижимы для классических компьютеров.
В исследовании изложены два основных направления исследований в области квантовой робототехники. Первое фокусируется на улучшении текущих задач роботов . Например, квантовые алгоритмы показали себя многообещающими в улучшении навигации роботов, позволяя им перемещаться в сложных средах с большей эффективностью и точностью.
Эти алгоритмы также могут улучшить процесс принятия решений, позволяя роботам адаптироваться к неожиданным ситуациям и делать лучший выбор в режиме реального времени. Кроме того, квантовые алгоритмы могут помочь нескольким роботам лучше работать вместе, что приведет к более эффективной командной работе при выполнении сложных задач.
Вторая область исследований рассматривает, как включить квантовую механику в физическое проектирование и функционирование роботизированных систем. Это включает исследования роботов, которые общаются посредством квантовой запутанности, явления, которое позволяет мгновенно передавать информацию между связанными частицами независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга.
Такая коммуникация может привести к созданию очень безопасных и эффективных сетей роботов, которые могут координировать свои действия с невероятной скоростью и точностью. Кроме того, исследователи изучают использование квантово-управляемых конструкций для улучшения производительности и адаптации роботов, что позволит им взаимодействовать с окружающей средой более сложными способами.
Типичный квантовый робот, как предполагается, имеет смесь квантовых вычислительных модулей для сложной обработки информации, обычных компьютерных систем для решения повседневных задач и подключения к существующим технологиям, а также способов общения с внешними системами и другими роботами. Эти части работают вместе, чтобы улучшить мыслительные, сенсорные и актёрские способности робота, позволяя ему делать то, что в настоящее время невозможно для обычных роботов.
Проблемы и будущее квантовой робототехники
Однако исследователи также указали на определенные проблемы, которые могут помешать развитию квантовой робототехники. К этим проблемам относятся аппаратные ограничения и ранняя стадия разработки программного обеспечения для квантовых вычислений.
Хотя создание полностью рабочих и адаптируемых квантовых роботов сталкивается с трудностями, включая создание стабильных и надежных квантовых процессоров и учет влияния окружающей среды на квантовые состояния, исследователи с оптимизмом смотрят в будущее этой области.
Они полагают, что продолжающийся прогресс в области квантовых вычислений и искусственного интеллекта делает создание продвинутых квантовых роботов весьма вероятным.
Эти роботы могут превосходить обычных роботов по вычислительной мощности, адаптивности и безопасности, что делает их незаменимыми инструментами для многих целей в исследованиях, промышленности и повседневной жизни.
«В заключение мы отмечаем, что, хотя технологии создания усовершенствованных куботов все еще разрознены, а знания об их интеграции в сложные устройства сложны, наш обзор выделил недавние разработки в различных областях, которые в совокупности могли бы объединиться в современных куботов, которые мы представляем», — утверждают исследователи.
«Постепенное развитие и возобновление интереса к квантовой информации и теориям квантового управления свидетельствуют о том, что реализация куботов — это вопрос времени, а не вопроса «если»».