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

量子計算在數(shù)據(jù)中心中發(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)鍵影響是功耗。由于計算要求非常高，需要大量高能CPU/GPU，數(shù)據(jù)中心需要消耗大量計算能力。量子計算機(jī)能夠在不消耗極高功率的情況下提供極高的處理能力，是降低數(shù)據(jù)中心整體功耗的理想選擇，既可以滿足高處理要求，也可以滿足隨之而來的冷卻要求，以解決產(chǎn)生的熱量。

量子計算通常與解決復(fù)雜問題的潛力聯(lián)系在一起。我們該如何看待量子計算在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用？量子計算是否有可能產(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使用量子計算機(jī)解決的候選者。圍繞宏觀層面的金融建模和風(fēng)險分析、環(huán)境分析和氣候建模的用例，特別是在生態(tài)敏感地區(qū)、供應(yīng)鏈優(yōu)化、生命科學(xué)、基于人工智能的藥物發(fā)現(xiàn)/藥物再利用、復(fù)雜疾病的定制治療等領(lǐng)域開展開發(fā)項目時將是在數(shù)據(jù)中心使用量子計算的候選者。

除此之外，量子計算將影響每個人的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是深度偽造。在很短的時間內(nèi)，生成式人工智能就展現(xiàn)了其在幾乎不需要任何訓(xùn)練材料的情況下創(chuàng)建任何人的虛假視頻的能力。在社交媒體平臺上識別此類深度造假是一項極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因為所需的算法很復(fù)雜，并且需要在數(shù)以百萬計的視頻上運(yùn)行才能識別出很少的假視頻。量子計算將在提供算法實施所需的基礎(chǔ)設(shè)施支持方面發(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病毒式傳播之前阻止它們并制定法律和法規(guī)。社會秩序問題。

量子計算仍處于早期階段。將量子計算集成到其基礎(chǔ)設(shè)施中時，數(shù)據(jù)中心可能面臨哪些挑戰(zhàn)和障礙？他們?nèi)绾斡行?yīng)對這些挑戰(zhàn)？

預(yù)計量子計算機(jī)不會完全取代經(jīng)典計算機(jī)，但會與經(jīng)典計算機(jī)協(xié)同工作。當(dāng)我們談?wù)摂?shù)據(jù)中心時，在構(gòu)建軟件堆棧方面花費了巨大的努力，并將這些軟件堆棧集成到量子計算機(jī)將面臨重大挑戰(zhàn)。量子計算機(jī)在處理能力方面有自己的優(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，我們預(yù)計將有一個混合模型，其中經(jīng)典計算機(jī)將用于管理量子計算機(jī)，通過將問題的特定部分卸載到量子計算機(jī)，同時自行進(jìn)行后處理。雖然現(xiàn)在做出明確的預(yù)測還處于早期階段，但它可能會以當(dāng)前CPU和GPU模型的方式工作，其中CPU用于整體活動，同時將特定計算卸載到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)安全基于使用密鑰和復(fù)雜數(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方法破解，但估計需要數(shù)千年的時間，使得這種主張毫無意義，因為當(dāng)數(shù)據(jù)成功加密時，其用處早已結(jié)束。

量子計算機(jī)產(chǎn)生的處理能力飛躍可能會顛覆數(shù)據(jù)加密的舒適度。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)（單位數(shù)）破解RSA2048密鑰，從而在數(shù)據(jù)仍然相關(guān)時提供對數(shù)據(jù)的訪問。

正如量子力學(xué)提供了破解傳統(tǒng)加密的能力一樣，它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)原理實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，同時防止外部窺探的方法。對于數(shù)據(jù)中心來說，集成QKD功能與量子計算的集成同樣重要。

展望未來，量子計算預(yù)示著使數(shù)據(jù)中心對用戶更加有用和相關(guān)的潛力，從而使大眾對量子計算機(jī)的訪問變得民主化。目前需要訪問超級計算機(jī)的復(fù)雜算法將能夠非常輕松地在此類混合數(shù)據(jù)中心上運(yùn)行，并且可以由在數(shù)據(jù)中心擁有基本帳戶的普通用戶輕松使用。

用戶可能有必要學(xué)習(xí)如何有效利用量子計算機(jī)的處理能力，而不是僅僅依賴于數(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)人員來說，他們除了必須維護(hù)量子計算機(jī)上的龐大堆棧之外，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，從而使他們的生活更具挑戰(zhàn)性和有趣。