Где квантовая запутанность, а где дроны? Что у них вообще может быть общего? А ведь именно квантовая физика сможет научить рой беспилотников «разговаривать» друг с другом без радио, без спутников, без единого провода! Как? Давайте разбираться вместе.
Из-за чего дроны «глохнут» и «слепнут»
Представьте, землетрясение. Рухнули вышки сотовой связи. Спасатели запускают рой дронов, чтобы найти пострадавших, но те теряют связь с оператором – радиосигналы глохнут, интернет недоступен. В такой момент каждая секунда на счету. Однако, беспилотники бессильны.
К сожалению, современные БПЛА, как и наши смартфоны, зависят от вышек связи, спутников, радиоканалов. Но в условиях бедствия (пожара, урагана, землетрясения) именно эта инфраструктура часто выходит из строя первой. Дрон может увидеть человека под завалами, но не может передать информацию, потому что сигналу просто некуда идти.
Получается замкнутый круг – техника есть, ее посылают на помощь, но она ничем помочь не может, потому что нет связи, а связи нет, потому что техника не может помочь, потому что нет связи.
Именно поэтому инженеры стали искать способы сделать коммуникацию дронов полностью автономной, такой, которая не зависит от внешних сетей.
Квантовая запутанность – что это (простыми словами)
Чтобы понять инженерское решение, давайте разберёмся с базовой идеей – квантовой запутанностью.
Представьте двух близнецов-братьев, которые, даже находясь на разных континентах, мгновенно чувствуют, если одному из них стало плохо.
В квантовом мире так «чувствуют друг друга» частицы, например, фотоны света. Если их «запутать» в лаборатории, они становятся единым целым. Изменение состояния одной частицы мгновенно отражается на другой, независимо от расстояния.
Вспомнился анекдот, который доступно объясняет, что такое квантовая запутанность:
- Когда надеваешь носок на левую ногу, второй мгновенно становится правым, на каком бы расстоянии друг от друга они не валялись.
Альберт Эйнштейн называл это «жутким действием на расстоянии», но сегодня мы знаем – это не вымысел, а подтверждённый экспериментами физический закон.
Важно: здесь нет передачи сигнала в привычном смысле. Информация не «летит» от одной частицы к другой, она проявляется одновременно в обоих местах. Это, как если бы два человека, глядя на один и тот же циферблат, одновременно увидели, что время 12:00 не общаясь между собой.
Как квантовая запутанность поможет дронам «понимать» друг друга?
Учёные предлагают оснастить каждый дрон в спасательном рое миниатюрным квантовым модулем с «запутанными» частицами. До вылета частицы в устройствах дронов связывают между собой. Теперь представим сценарий:
Шаг 1. Дрон-разведчик обнаруживает пострадавшего в зоне пожара, под завалами в зоне землетрясения или наводнения.
Шаг 2. Его датчики фиксируют находку и «воздействуют» на локальные запутанные частицы.
Шаг 3. Мгновенно состояние частиц меняется и у всех остальных дронов роя – без радиосигнала, без интернета.
Шаг 4. Остальные дроны распознают это изменение как команду: «Сюда! Нужна помощь!» и направляются к месту.
По сути, дроны не передают данные, они «чувствуют» ситуацию коллективно, как единый организм.
Исследователи используют алгоритмы машинного обучения, чтобы беспилотники учились интерпретировать эти квантовые «толчки» как команды: поворот, поиск, эвакуация. Это не просто связь – это основа для коллективного разума машин!
Почему это может изменить всё?
Такая система даёт три гигантских преимущества:
- Независимость от инфраструктуры. Дронам не нужны вышки или спутники. Связь работает даже в дыму, под водой или в разрушенном городе, пока сами машины целы.
- Абсолютная безопасность. В обычной связи сигнал можно перехватить. Здесь же «перехватить» нечего. Информация не передаётся, а возникает мгновенно. Попытка вмешаться разрушит запутанность и дроны сразу об этом узнают.
- Совместное обучение в реальном времени. Рои смогут адаптироваться к быстро меняющейся обстановке: например, если пожар резко сместился, дроны сами перестроят маршрут, не дожидаясь команды оператора.
Помните про мурмурацию птиц, общий разум, заставляющий птиц лететь в огромной стае и не сталкиваться друг с другом (ссылка в конце статьи).
Или в сериале «Игра престолов» – предводитель Белых Ходоков король Ночи поднял руки, и моментально вся многотысячная армия встала и пошла... ну чем не квантовая связь?
Тогда почему такого нет в деле?
К сожалению, путь от теории к практике долог.
Во-первых, квантовые состояния невероятно хрупки: их разрушает даже лёгкая вибрация, перепад температуры или электромагнитный шум. В лаборатории частицы хранят в вакууме при температуре близкой к абсолютному нулю. Понятно, что такие условия недостижимы для дронов.
Во-вторых, квантовые модули пока громоздки и энергозатратны. Уместить их на лёгком беспилотнике пока невозможно, и это задача для инженеров будущего.
Но... прогресс уже есть! В 2023 году китайские учёные успешно передали запутанные фотоны между двумя летающими дронами на расстоянии в 1 километр. А компьютерные симуляции показали, что алгоритмы координации действительно работают.
По оценкам экспертов, первые прототипы квантовых спасательных дронов могут появиться через 10-15 лет. И это уже не фантастика – это вопрос времени и технологических прорывов.
Вместо заключения
Квантовая связь для дронов – это не просто «крутая технология». Это потенциальный прорыв в спасательных операциях, который может спасти тысячи жизней там, где сегодня мы бессильны. Мы стоим у истоков новой эры коммуникаций, такой, где связь становится неуязвимой, как сама природа.
Только становится страшно, а если это будет рой боевых дронов?
А вот статьи про то, что человек поглядел у природы:
Благодарю, что дочитали до конца. Лайк – лучшее спасибо мне, как автору!