科学家探索量子纠缠技术，提升无人机与机器人通信能力

据科技媒体Interesting Engineering报道，美国弗吉尼亚理工大学的博士生Alexander DeRieux最近推出了一种全新的技术框架，可能实现机器人和无人机在没有信号的情况下进行通信。这一突破性进展有望在自然灾害、战争或大规模网络中断期间提供更安全的通信手段。

在传统的通信系统中，所有的电子邮件、短信或数据包都需要通过开放的互联网环境传输。然而，在自然灾害或战争等极端情况下，这些数据包可能会被拦截甚至完全阻断。几十年来，工程师们一直在努力提高通信过程的安全性，但现有的系统仍然依赖于电缆、无线电波或卫星。

量子纠缠：突破通信障碍的新思路

弗吉尼亚理工大学的研究人员提出了一种创新的设想：能否让机器在不发送任何信息的情况下实现信息共享？他们引入了量子纠缠这一物理现象。具体来说，量子纠缠是指两个粒子可以在特定条件下形成深度关联，其中一个发生变化，另一个也会随之改变，不受距离影响。

这项新框架被命名为eQMARL（纠缠量子多智能体强化学习）。Alexander DeRieux博士解释道：“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。”

eQMARL的工作原理

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。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，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。

应用前景与技术挑战

从短期来看，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等领域。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。

“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到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，并在更贴近现实的条件下进行测试。

未来展望

尽管面临挑战，量子纠缠技术的应用前景仍然广阔。随着技术的进步和硬件的发展，量子通信可能会成为未来通信技术的核心，为无人机、机器人等多智能体系统提供更安全和高效的通信手段。

随着研究的推进，科学家们将继续探索量子纠缠在不同领域的应用潜力，并努力将其从实验室推向现实世界，为应对未来的通信挑战提供创新解决方案。