Robótica cuántica

La robótica cuántica es un campo interdisciplinario que investiga la intersección entre la robótica y la mecánica cuántica . Este campo, en particular, explora las aplicaciones de fenómenos cuánticos como el entrelazamiento cuántico en el ámbito de la robótica. Algunos ejemplos de sus aplicaciones incluyen la comunicación cuántica en escenarios robóticos cooperativos multiagente, el uso de algoritmos cuánticos para realizar tareas robóticas y la integración de dispositivos cuánticos (por ejemplo, detectores cuánticos ) en sistemas robóticos. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

La comunicación cuántica en espacio libre entre plataformas móviles se propuso para aplicaciones de distribución de claves cuánticas (QKD) reconfigurables utilizando vehículos aéreos no tripulados (UAV, también conocidos como drones) ^{[ 3 ]} en 2017. Esta tecnología se perfeccionó posteriormente en diversos aspectos en plataformas de drones y vehículos móviles en varias configuraciones, como sistemas de dron a dron, de dron a vehículo en movimiento y de vehículo a vehículo. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

Algunas investigaciones han contribuido a sistemas de distribución de claves cuánticas de tamaño, peso y potencia reducidos para UAV de pequeño tamaño, ^{[ 9 ]} la caracterización de un receptor basado en polarización para QKD óptica móvil en espacio libre, ^{[ 10 ]} y distribución de entrelazamiento por retransmisión óptica utilizando drones como nodos móviles. ^{[ 11 ]} El tema de la comunicación cuántica en espacio libre entre plataformas móviles, inicialmente desarrollado para satisfacer la necesidad de QKD en espacio libre y distribución de entrelazamiento utilizando nodos móviles, se introdujo en el dominio de la robótica como un tema emergente de mecatrónica interdisciplinaria para investigar la interfaz entre las tecnologías cuánticas y el dominio de los sistemas robóticos. ^{[ 1 ]} La principal ventaja de dicha tecnología integrada es la seguridad garantizada en la comunicación entre sistemas autónomos cooperativos y multiagente. Se anticipan otros avances. ^{[ 1 ]}

Según la mecánica cuántica, el entrelazamiento cuántico se produce cuando varias partículas se conectan. Si el estado de una partícula cambia, el estado de las demás cambia instantáneamente, independientemente de la distancia que las separe. Los sensores entrelazados realizan esta misma función y alcanzan una alta sensibilidad. Un grupo de robots cuánticos puede medir campos magnéticos, campos gravitatorios y otras propiedades físicas con gran precisión utilizando sensores entrelazados. De nuevo, la conexión entre los robots se fortalece gracias al entrelazamiento cuántico.

La teletransportación cuántica consiste en la transferencia de información cuántica (no de objetos físicos). Se utiliza en procesos con múltiples robots. Un robot se programa con una actualización cuántica compleja y, a continuación, puede teletransportar dicha información a los demás robots. Esta teletransportación o comunicación es muy segura, ya que todo el trabajo se realiza en estado cuántico .

Se ha propuesto la computación cuántica como óptima para calcular valores de cinemática inversa . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

En el ámbito de la mecánica cuántica , los nombres Alice y Bob se utilizan frecuentemente para ilustrar diversos fenómenos, protocolos y aplicaciones. Entre ellos se incluyen sus funciones en la distribución de claves cuánticas (QKD), la criptografía cuántica , el entrelazamiento cuántico y la teletransportación. Los términos «Robot Alice» y «Robot Bob» ^{[ 1 ]} sirven como expresiones análogas que fusionan los conceptos de Alice y Bob de la mecánica cuántica con plataformas móviles mecatrónicas (como robots, drones y vehículos autónomos). Por ejemplo, el Robot Alice funciona como una plataforma transmisora ​​que se comunica con el Robot Bob, albergando los detectores receptores.