IT之家 7小时前
无人机、机器人没信号也能通信,科学家探索全新量子纠缠技术框架
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IT 之家 12 月 21 日消息,据科技媒体 Interesting Engineering 今天报道,美国弗吉尼亚理工大学博士 Alexander DeRieux 最近推出一种新框架,有望让机器人无人机在没有信号的情况下也能通信

电脑 / 手机发送的每一条电子邮件、短信或数据包背后都要求信息穿越开放的互联网环境,但在自然灾害、战争或大规模网络中断期间,这些数据包很有可能被拦截,甚至完全阻断。

几十年来,工程师们一直试图让通信过程变得更加安全,可问题是,目前所有传统通信系统依然依赖电缆、无线电波或卫星。

并且,无人机集群机器人小队等多智能体 AI 系统通常依赖持续的无线通信,但在野火现场或灾害区域,这些信号往往会丢失或遭到干扰,导致集群无法正常运作。

弗吉尼亚理工大学的研究人员由此提出了一个天马行空的设想:机器能否在不发送任何信息的情况下实现信息共享?

研究人员首先引入了量子纠缠。具体来说,这是一种物理现象,两个粒子(IT 之家注:如量子比特)可以在特定情况下形成深度关联其中一个发生变化另一个也会随之改变,不受距离的影响,依赖粒子共享的量子态传递信息,不需要像无线电那样向空间发送信号

据介绍,这项新框架名为 eQMARL(entangled quantum multi-agent reinforcement learning,纠缠量子多智能体强化学习),Alexander 博士对此解释道:" 我们本质上是开发一套学习机制,利用量子纠缠这一现象,而且我们并不关心具体变化的内容,只需要关注变化发生 "。

这种学习方式允许机器不断试错根据环境反馈进行调整,从而改进自身行为。并且在 eQMARL 中,每个智能体都会被分配一个纠缠的量子比特,当某个智能体观察环境、接收感知信息或作出决策时,其内部的量子比特状态便会改变,并经由纠缠现象传递给其他智能体内部的量子比特。

同时,系统只需要知道 " 发生了变化 ",并不需要了解具体改变信息,智能体可以通过对本地量子状态进行测量,就能在没有任何直接数据传输的情况下获取来自集群的有效信息。

短期角度看,这项研究有望应用于无人机集群灭火、机器人搜救坍塌建筑;从长远角度看,这一思路也指向一种完全绕开互联网的超安全通信方式,可大幅降低黑客攻击风险。

不过这种技术也存在明显限制,目前大规模且稳定的量子纠缠还很难走出实验室,现实可用的量子硬件在体积和可靠性方面也不足以投入实际应用。

DeRieux 博士预计,人们可能还需要 10-15 年才能真正实现灾害救援无人机这样的现实场景应用

目前研究团队还在继续完善框架的数学基础,在更贴近现实的条件下进行测试。

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