Каждое электронное письмо, сообщение или пакет данных, которые мы отправляем, проходят через открытый интернет. По пути они могут быть перехвачены, задержаны или заблокированы, особенно во время стихийных бедствий, войн или масштабных сбоев в работе. На протяжении десятилетий инженеры пытались решить эту задачу и сделать связь более безопасной. Однако все классические системы по-прежнему полагаются на передачу сигналов по кабелям, радиоволнам или через спутники.
Нестандартное решение проблемы в своем исследовании предложили ученые из Политехнического университета Виргинии (США), сообщает Interesting Engineering. Они продемонстрировали, что квантовая запутанность — одно из самых странных физических явлений, может позволить группам машин с искусственным интеллектом взаимодействовать и действовать сообща, даже если обычные каналы связи не работают.
Квантовая запутанность — это явление, при котором две частицы, например кубиты (квантовые биты), тесно связываются друг с другом таким образом, что при изменении одной меняется и другая, даже если они находятся далеко друг от друга.
Эта связь не предполагает передачу сигнала через пространство, как в случае с радиоволнами. Вместо этого она основана на общем квантовом состоянии частиц. Используя эту идею, авторы исследования разработали новую систему под названием eQMARL — запутанное квантовое многоагентное обучение с подкреплением. Она позволяет машинам учиться методом проб и ошибок, улучшая свое поведение на основе обратной связи с окружающей средой.
В eQMARL каждому агенту присваиваются запутанные кубиты. Когда один из них взаимодействует с окружающей средой — что-то видит, слышит или принимает решение, он изменяет свой кубит. Поскольку он запутан, аналогичные изменения происходят и с кубитами других агентов.
Кроме того, системе не нужно знать, какая именно информация была трансформирована. Ей достаточно знать, что изменение произошло. Измеряя эти перемены локально, каждый агент получает полезную информацию о коллективной системе без прямой передачи данных.
При сравнении с классическими методами искусственного интеллекта и квантовыми базовыми моделями без запутывания eQMARL неизменно показывал лучшие результаты, особенно в сценариях, где связь была ограниченной или ненадежной.
Как отмечают авторы, результаты этого исследования имеют широкий спектр применения. Например, оно может помочь координировать работу роев дронов при тушении лесных пожаров, роботов при поиске в разрушенных зданиях. А в долгосрочной перспективе это приведет к появлению сверхзащищенных методов коммуникации, которые полностью исключат использование интернета, снизив риск взлома или слежки.
Однако существуют очевидные ограничения. Крупномасштабную стабильную запутанность по-прежнему сложно поддерживать за пределами лаборатории, а практическое квантовое оборудование пока недостаточно компактно и надежно для использования в реальных условиях. Поэтому, по оценкам ученых, практическое применение их подхода может начаться только через 10-15 лет.
Ранее Наука Mail рассказывала, как квантовый компьютер научили самовосстанавливаться в реальном времени.
