探討量子計算對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的潛在影響

探討量子計算對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的潛在影響

本文討論了量子計算如何通過處理復(fù)雜任務(wù)和降低功耗來徹底改變數(shù)據(jù)中心，并強(qiáng)調(diào)其在各個領(lǐng)域的潛力，包括打擊深度偽造。其中，也涉及到集成和數(shù)據(jù)安全等挑戰(zhàn)，并探討了量子計算機(jī)和普通計算機(jī)協(xié)同工作的未來。這種轉(zhuǎn)變可以使數(shù)據(jù)中心更容易使用，但需要專業(yè)人員適應(yīng)有效地管理這兩種類型的計算機(jī)。

使量子計算改變數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施游戲規(guī)則的基本原理是什么?

量子計算在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著重要作用。數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵要求之一是能夠處理開發(fā)人員使用的復(fù)雜算法。量子計算具有極高的處理能力，非常適合解決處理此類復(fù)雜算法的挑戰(zhàn)。

另一個關(guān)鍵的影響是在功耗方面。數(shù)據(jù)中心的計算需求非常高，需要大量的高能CPU/GPS，是巨大計算能力的消費(fèi)者。量子計算機(jī)在不消耗非常高的功率的情況下提供極高的處理能力，這是降低數(shù)據(jù)中心整體功耗的理想選擇——既可以解決高處理要求，也可以解決隨之而來的冷卻要求，以解決產(chǎn)生的熱量。

量子計算通常與其解決復(fù)雜問題的潛力有關(guān)。如何設(shè)想量子計算在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用？是否存在量子計算可能產(chǎn)生重大影響的特定用例或行業(yè)?

涉及復(fù)雜算法的各種用例都是用量子計算機(jī)來處理的對象。特別是在從事生態(tài)敏感領(lǐng)域的發(fā)展項目、供應(yīng)鏈優(yōu)化、生命科學(xué)、人工智能藥物發(fā)現(xiàn)/藥物轉(zhuǎn)用、復(fù)雜疾病的定制治療等方面，宏觀層面的財務(wù)建模和風(fēng)險分析、環(huán)境分析和氣候建模將是數(shù)據(jù)中心使用量子計算的候選項目。

除了以上所述，量子計算將影響到每個人的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是深度偽造。在很短的時間內(nèi)，生成式人工智能展示了其可以制作任何人的假視頻的能力，幾乎沒有培訓(xùn)材料。在社交媒體平臺上識別這種深度假視頻是一項極其關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，因為所需的算法非常復(fù)雜，需要在數(shù)百萬個漂浮的視頻上運(yùn)行，才能識別出少數(shù)假視頻。量子計算將在提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施支持算法實施方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，這些算法將能夠識別此類虛假視頻，并在其傳播并在社會中造成法律和秩序問題之前加以阻止。Facebook(包括WhatsApp)、Instagram等玩家對量子計算有很強(qiáng)的使用需求，以應(yīng)對假新聞和假視頻的威脅。

量子計算仍處于早期階段。數(shù)據(jù)中心在將量子計算集成到其基礎(chǔ)設(shè)施中時可能面臨哪些挑戰(zhàn)和障礙？該如何有效地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？

量子計算機(jī)不會完全取代傳統(tǒng)計算機(jī)，但會與傳統(tǒng)計算機(jī)協(xié)同工作。當(dāng)談到數(shù)據(jù)中心時，在構(gòu)建軟件堆棧方面已經(jīng)付出了巨大的努力，將這些軟件集成到量子計算機(jī)上將面臨重大挑戰(zhàn)。量子計算機(jī)在處理能力上有自己的優(yōu)勢，而經(jīng)典計算機(jī)是通用計算機(jī)，能夠解決各種各樣的問題。最終，將有一個混合模型，其中經(jīng)典計算機(jī)將通過將問題的特定部分卸載給量子計算機(jī)來管理量子計算機(jī)，同時自己進(jìn)行后期處理。雖然這些都是早期做出明確的預(yù)測，但其可能以當(dāng)前CPU和GPU模型的方式工作，其中CPU用于整體活動，而將特定計算卸載給GPU。

數(shù)據(jù)安全是數(shù)據(jù)中心的一個關(guān)鍵問題。量子計算如何影響數(shù)據(jù)安全和加密實踐？在量子計算時代，數(shù)據(jù)中心是否應(yīng)該意識到新的方法或風(fēng)險?

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全是基于使用密鑰和復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法的加密。雖然從理論上講，任何加密都可以使用暴力破解，但估計需要1000年的時間，這使得這樣的命題毫無意義，因為當(dāng)數(shù)據(jù)成功加密時，其有用性早就結(jié)束了。

量子計算機(jī)產(chǎn)生的處理能力的飛躍有可能顛覆數(shù)據(jù)加密的這種舒適因素。雖然現(xiàn)在還處于早期階段，但據(jù)估計，量子計算機(jī)將能夠在幾年內(nèi)(以個位數(shù))破解RSA 2048密鑰，從而在數(shù)據(jù)仍然相關(guān)的時候訪問數(shù)據(jù)。想象一下兩國之間軍事接觸的細(xì)節(jié)——這種接觸需要保密20年或更長時間，在某些情況下要保密更長時間。如果使用量子計算，加密數(shù)據(jù)在兩年內(nèi)被破解，對手就可以在信息仍然相關(guān)和運(yùn)行時訪問信息。

由于量子力學(xué)提供了打破傳統(tǒng)加密的能力，其也提供了在量子時代保護(hù)數(shù)據(jù)的能力。量子密鑰分發(fā)(QKD)是一種利用量子力學(xué)原理在防止外部窺探的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的方法。對于數(shù)據(jù)中心來說，將QKD功能與量子計算集成在一起也同樣至關(guān)重要。

展望未來，對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中量子計算的發(fā)展有什么期望?未來幾年，其將如何重塑數(shù)據(jù)中心的格局？數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員應(yīng)該做些什么準(zhǔn)備?

量子計算預(yù)示著使數(shù)據(jù)中心對用戶更有用和更相關(guān)的潛力，從而使量子計算機(jī)對大眾的訪問民主化。目前需要訪問超級計算機(jī)的復(fù)雜算法將能夠非常容易地在這種混合數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行，并且可以由在數(shù)據(jù)中心擁有基本帳戶(甚至免費(fèi)教育學(xué)分)的普通用戶輕松使用。

用戶可能需要學(xué)習(xí)如何有效地利用量子計算機(jī)的處理能力，而不僅僅是依賴于數(shù)據(jù)中心的經(jīng)典計算機(jī)組件。對于那些管理數(shù)據(jù)中心的專業(yè)人員而言，除了必須維護(hù)量子計算機(jī)上的巨大堆棧之外，還需要學(xué)習(xí)如何管理經(jīng)典計算機(jī)和量子計算機(jī)之間的互操作性，從而使其生活更具挑戰(zhàn)性和趣味性。

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