量子计算在机器人技术中的潜在应用

量子计算有可能大大提高机器人领域的处理能力。这种处理能力的急剧增长将有许多——甚至是一些不可预见的应用，并可能带来这样一个未来：自主机器人在巨大的城市中安全地支持人类社会，承担危险和令人不快的卑微和工业任务，并帮助应对气候变化。

量子计算与量子霸权

量子计算利用量子（或最小可能的相互作用）粒子的特殊机制来创建计算机体系结构，其速度可能比我们今天使用的基于二进制逻辑的经典计算系统快得多。在量子计算中，量子比特是通过对单个粒子的操纵而得到的。不同于传统的二进制计算单位，比特可以同时存在。这意味着量子计算机可以同时执行处理任务，而利用量子力学的其他方面使它们更快。

量子计算机能够比传统的经典计算机更快、更准确或更可靠地完成任何任务的理论未来状态被称为“量子至上”。这还不是现实，但随着政府机构、研究部门和当今世界上最大的技术公司（包括谷歌、IBM和英特尔）都将时间和大量资源投入到量子计算领域，这可能就在眼前。

计算机在机器人学中的应用

所有的机器人都必须经过编程才能正常工作。如果它们的功能在任何方面都是动态的，或者比二十世纪中叶汽车工业为工业自动化而设计的早期机器人所要求的静态的、重复的任务更复杂，那么它们的程序必须用计算机编写和上传。这样，机器人技术就受到了可编程计算机的处理能力的限制。

机器人技术中的计算应用包括（但绝不限于）：

输入传感或数据采集

数据处理，例如人脸识别或气体分析

编程，然后正确执行功能

生成输出，例如在人机界面（HMI）显示中

可变用户控制，例如在遥控设备，如无人机

自动化控制系统，例如工业自动化中的系统控制和数据采集（SCADA）系统

快速成型与研发

量子计算在机器人学中的应用

量子霸权通过给计算机带来指数级增长的快速、可靠和强大的处理能力，有可能迅速推进所有这些应用，甚至更多。

在输入传感和数据采集方面，量子计算机可以应用于机器人识别更小，甚至纳米级的粒子和畸变。这将使计量学和材料科学领域的精度成倍提高。

搭载在机器人上的量子计算机可以更好地识别和处理他们收集的数据。这可能包括在医疗领域为护理机器人提供先进的面部和语音识别，或者更精确的气体分析，以防止重工业中有毒物质泄漏。

量子处理器芯片可以比具有相同计算能力的经典芯片小得多。这将使微型机器人能够执行多种复杂的任务。

当应用更大的处理能力时，自动化过程变得更加现实，量子计算应用于机器人技术时就是这样。这意味着一个自动计算机系统可以控制整个无人机舰队、整个工业过程，甚至整个物联网智能设备网络。这可能导致未来能源效率的大幅提高。

最后，一个量子计算驱动的快速原型制作过程，可以在机器学习的同时，为机器人技术带来新的发展机遇，这是研究人员目前无法想象的。