جایگزینی پیامها با درهمتنیدگی کوانتومی
سیستمهای هوش مصنوعی چندعامله، مانند دستههای پهپاد یا تیمهای رباتیک، معمولا برای هماهنگی به ارتباط بیوقفه بیسیم متکی هستند، اما در محیطهایی مانند آتشسوزی یا مناطق بحرانزده، سیگنالها ممکن است قطع یا مسدود شوند و تاکنون راهی مطمئن برای ادامه هماهنگی بدون تبادل داده وجود نداشت. پژوهشگران دانشگاه ویرجینیا تک برای رفع این مشکل از پدیده درهمتنیدگی کوانتومی استفاده کردند. این پدیده دو ذره مانند کیوبیتها را بهگونهای به هم متصل میکند که تغییر در یک کیوبیت، تغییر مشابهی را در کیوبیت دیگر ایجاد مینماید، حتی اگر فاصله زیادی بین آنها باشد.
ویژگی کلیدی روش درهمتنیدگی کوانتومی این است که برای انتقال اطلاعات نیازی به سیگنال فیزیکی مانند موج رادیویی نیست و همه چیز بر وضعیت مشترک کوانتومی ذرات تکیه دارد. بر اساس این ایده، پژوهشگران چارچوب eQMARL (یادگیری تقویتی چندعامله کوانتومی درهمتنیده) را طراحی کردند. الکساندر دریو، نویسنده مقاله و دانشجوی دکترا توضیح میدهد: «این روش یادگیری از این واقعیت استفاده میکند که هر اقدامی روی یکی از جفتهای کیوبیت، اثر خود را روی دیگری میگذارد. مهم نیست که دقیقا چه تغییری رخ میدهد، فقط وقوع تغییر اهمیت دارد.»
بیشتر بخوانید: جهش بزرگ در محاسبات کوانتومی با کیوبیت ابررسانای دانشگاه پرینستون
برای مطالعه بیشتر: نخستین پردازنده کوانتومی ۱۰ هزار کیوبیتی جهان رونمایی شد
در این چارچوب، هر عامل، کیوبیتهای درهمتنیده دریافت میکند و در زمان تعامل با محیط، کیوبیت آن تغییر میکند و این تغییر در کیوبیتهای سایر عاملها نیز منعکس میشود. عاملها نیازی ندارند که بدانند چه اطلاعاتی تغییر کرده، تنها کافی است از وقوع تغییر آگاه باشند. این روش اجازه میدهد هر عامل بدون تبادل داده مستقیم، اطلاعات مفید درباره کل سیستم کسب کند. آزمایشها نشان دادند که eQMARL در مقایسه با روشهای کلاسیک و کوانتومی غیر درهمتنیده، عملکرد بهتری دارد.
زمان، عامل اصلی پیشرفت است
پیامدهای این تحقیق بسیار گسترده هستند. این چارچوب در آینده نزدیک میتواند برای هماهنگی دستههای پهپاد در مهار آتشسوزیها، هدایت رباتهای جستوجو در ساختمانهای تخریبشده یا مدیریت سیستمهای خودکار در مناطق بدون سیگنال مورد استفاده قرار گیرد. در افق بلندمدت، این روش نویددهنده ایجاد ارتباطات فوقامن است، که بهطور کامل از اینترنت مستقل میشود و خطر نفوذ هکرها یا نظارتهای غیرمجاز را کاهش میدهد. با وجود این، محدودیتهای جدی وجود دارد. حفظ درهمتنیدگی کوانتومی پایدار در مقیاس بزرگ خارج از محیط آزمایشگاهی هنوز چالشبرانگیز است و سختافزار کوانتومی موجود بهاندازه کافی کوچک و مقاوم نیست تا در دنیای واقعی استفاده شود. دریو تخمین میزند که کاربردهای عملی این روش، مانند پهپادهای امداد و نجات، دستکم ۱۰ تا ۱۵ سال دیگر به نتیجه برسند. در حال حاضر، تیم تحقیقاتی بر بهینهسازی پایههای ریاضی چارچوب و آزمایش آن در شرایط واقعیتر تمرکز دارد.
مطالعه مذکور در arXiv منتشر شده است.
