芝浦工業大学、早稲田大学、富士通株式会社は、量子コンピューターを活用してロボットの姿勢を効率的に制御する新手法を開発した。
ロボットの姿勢制御では、目標とする手先の位置から関節の角度を求める「逆運動学計算」が重要になる。複数の関節を持つロボットでは関節の組み合わせが膨大となり、目標位置との誤差を最小化するために反復計算が必要になる。その結果、計算負荷が高くなり、人体と同じ17個の関節を持つ全身多関節モデルでは解空間が膨大で解けないため、通常は近似した7個の関節で運動計算を行うが、動きの滑らかさに限界があった。
そこで研究グループは量子コンピューターの特性を活かした新手法を提案。ロボットの各部品（リンク）の向きや位置を量子ビットで表現し、量子回路を用いて順運動学計算（関節角度から手先位置を求める計算）を実行している。逆運動学計算は古典的なコンピューターで行い、量子と古典のハイブリッド手法により効率的な姿勢制御を実現した。
さらに、量子もつれを導入して親関節の動きが子関節に自然に影響を与える構造を量子回路上で再現した。これにより、逆運動学計算の収束速度と精度が大幅に向上。検証では、従来手法と比較して、少ない計算回数でも最大43%の誤差低減を達成した。また、64量子ビットの実機による実験でも、量子もつれ導入による効果を確認した。さらに、ロボットなどの17個の関節を持つ全身多関節モデルの運動計算を30分程度で実行できるという試算を得た。
量子コンピューターの実用化が進めば、リアルタイム制御や複雑な動作が求められる次世代ロボット開発への貢献が期待できるとしている。
論文情報：【Scientific Reports】Quantum Computation For Robot Posture Optimization
