來自芝浦工業大學、早稻田大學及富士通的研究人員，開發出一種新穎的方法，利用量子計算技術使機器人能夠更加平滑和高效地運動。傳統上，當機器人移動時，其內部計算機必須計算每個關節的運動，以確保手或腳最終能夠準確到達預定位置。這個過程稱為反向運動學，對於像人形機器人這樣的複雜系統來說，這是一項極具挑戰性的任務，因為可能的組合數量龐大，計算量也隨之增加。傳統計算機需要進行大量的試錯計算，這不僅耗時，還需要大量的計算能力。
這項研究團隊的新方法採用了量子比特來表示機器人每個部件的位置和方向。更重要的是，他們利用了量子糾纏，這是量子力學中的一個特殊特徵，粒子之間相互聯繫，彼此的運動會相互影響。這種方式與真實機器人關節的運作原理相似，因為一個關節的運動會影響到與之相連的其他關節。此外，這項研究還採用了混合方法，結合了經典計算和量子計算。雖然前向運動學——計算在特定關節角度下機器人的手或腳會到達的位置——是由量子電路處理，但反向運動學的部分仍然在經典計算機上進行。這種分工方式使系統能夠利用量子的速度優勢，同時通過傳統方法保持穩定性。
透過這種新方法，研究人員能夠減少所需的計算量。在富士通的量子模擬器上進行的測試顯示，這種方法相比傳統方法能將錯誤率降低多達 43%，並且運行速度更快。他們甚至用與理研共同開發的 64 個量子比特的量子計算機確認了結果。在一次測試中，他們試圖計算一個具有 17 個關節的全身機器人的運動（類似於人類）。通常，這需要不切實際的計算能力，並且大約需要 30 分鐘才能完成。
這項突破對於未來的機器人尤其重要，特別是那些與人類緊密合作的人形機器人，它們必須能夠流暢地運動、快速反應，並能夠即時處理複雜環境。當前的方法經常簡化模型（例如，將計算中的關節數量從 17 減少到 7），這樣會使得運動變得僵硬而不夠生動。透過這種新的基於量子的方式，更加平滑和真實的機器人運動將成為可能。而且，最值得注意的是，這項技術已經能在今天的「NISQ」量子計算機上運行，這些機器尚未完美，但在某些問題上是可用的。
展望未來，研究人員也相信，如果能與先進的量子算法結合，例如量子傅里葉變換，這種方法的效率可能會進一步提升。透過將量子計算與機器人技術相結合，研究團隊邁出了創造下一代智能人形機器人的重要一步。芝浦工業大學的尾谷拓也、早稻田大學的高橋篤夫，以及來自富士通的原信之、武田裕和和木村耕一等人共同參與了這項研究。
