探討量子計算對數(shù)據(jù)中心基礎設施的潛在影響

探討量子計算對數(shù)據(jù)中心基礎設施的潛在影響

本文討論了量子計算如何通過處理復雜任務和降低功耗來徹底改變數(shù)據(jù)中心，并強調(diào)其在各個領域的潛力，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和普通計算機協(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)人員適應有效地管理這兩種類型的計算機。

使量子計算改變數(shù)據(jù)中心基礎設施游戲規(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)中心的關鍵要求之一是能夠處理開發(fā)人員使用的復雜算法。量子計算具有極高的處理能力，非常適合解決處理此類復雜算法的挑戰(zhàn)。

另一個關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者。量子計算機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雜問題的潛力有關。如何設想量子計算在數(shù)據(jù)中心基礎設施中的應用？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)?

涉及復雜算法的各種用例都是用量子計算機來處理的對象。特別是在從事生態(tài)敏感領域的發(fā)展項目、供應鏈優(yōu)化、生命科學、人工智能藥物發(fā)現(xiàn)/藥物轉(zhuǎn)用、復雜疾病的定制治療等方面，宏觀層面的財務建模和風險分析、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鍵領域是深度偽造。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鍵的挑戰(zhàn)，因為所需的算法非常復雜，需要在數(shù)百萬個漂浮的視頻上運行，才能識別出少數(shù)假視頻。量子計算將在提供必要的基礎設施支持算法實施方面發(fā)揮關鍵作用，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的使用需求，以應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設施中時可能面臨哪些挑戰(zhàn)和障礙？該如何有效地應對這些挑戰(zhàn)？

量子計算機不會完全取代傳統(tǒng)計算機，但會與傳統(tǒng)計算機協(xié)同工作。當談到數(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上將面臨重大挑戰(zhàn)。量子計算機在處理能力上有自己的優(yōu)勢，而經(jīng)典計算機是通用計算機，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)典計算機將通過將問題的特定部分卸載給量子計算機來管理量子計算機，同時自己進行后期處理。雖然這些都是早期做出明確的預測，但其可能以當前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)中心是否應該意識到新的方法或風險?

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全是基于使用密鑰和復雜的數(shù)學算法的加密。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，因為當數(shù)據(jù)成功加密時，其有用性早就結(jié)束了。

量子計算機產(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)仍然相關的時候訪問數(shù)據(jù)。想象一下兩國之間軍事接觸的細節(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和運行時訪問信息。

由于量子力學提供了打破傳統(tǒng)加密的能力，其也提供了在量子時代保護數(shù)據(jù)的能力。量子密鑰分發(fā)(QKD)是一種利用量子力學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重要。

展望未來，對數(shù)據(jù)中心基礎設施中量子計算的發(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)人員應該做些什么準備?

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

用戶可能需要學習如何有效地利用量子計算機的處理能力，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，除了必須維護量子計算機上的巨大堆棧之外，還需要學習如何管理經(jīng)典計算機和量子計算機之間的互操作性，從而使其生活更具挑戰(zhàn)性和趣味性。

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