本(ben)文(wen)討(tao)論了(le)量子(zi)計(ji)算如(ru)何通(tong)過(guo)處(chu)理復雜(za)任(ren)務和降(jiang)低功耗來(lai)徹底改(gai)變(bian)數據中心(xin)，并強調(diao)其在各(ge)個領(ling)域(yu)的(de)潛力(li)，包括(kuo)打擊深(shen)度(du)偽(wei)造(zao)。其(qi)中(zhong)，也涉(she)及(ji)到集(ji)成和(he)數(shu)據(ju)安全等挑(tiao)戰(zhan)，并(bing)探討(tao)了(le)量子(zi)計算(suan)機(ji)和(he)普通(tong)計算(suan)機(ji)協同(tong)工作的未(wei)來。這(zhe)種轉(zhuan)變可以使數據中(zhong)心(xin)更(geng)容易(yi)使用，但(dan)需要專(zhuan)業人員適應(ying)有效(xiao)地管理這(zhe)兩(liang)種類型(xing)的計算機。

使(shi)量子計(ji)算改(gai)變數(shu)據中(zhong)心(xin)基(ji)礎設施(shi)游(you)戲(xi)規則(ze)的(de)基本(ben)原理是什么(me)?

量子計(ji)算(suan)在數(shu)據中心(xin)發(fa)揮著重(zhong)要作用(yong)。數據中(zhong)心的(de)關鍵(jian)要(yao)求之一(yi)是能(neng)夠(gou)處理開(kai)發(fa)人員使(shi)用(yong)的(de)復(fu)雜算法。量(liang)子計(ji)算(suan)具(ju)有極高(gao)的(de)處(chu)理能(neng)力，非常適合(he)解決(jue)處(chu)理(li)此(ci)類(lei)復雜算(suan)法(fa)的(de)挑戰。

另一個關(guan)鍵(jian)的(de)影響是在功(gong)耗方面。數據中心(xin)的(de)計(ji)算(suan)需(xu)求(qiu)非常高，需要大(da)量的(de)高(gao)能(neng)CPU/GPS，是(shi)巨(ju)大(da)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)的(de)消(xiao)費者(zhe)。量(liang)子計算(suan)機在(zai)不(bu)消耗非(fei)常(chang)高的(de)功(gong)率(lv)的(de)情(qing)況下(xia)提供(gong)極高的處(chu)理(li)能(neng)力(li)，這(zhe)是(shi)降低(di)數據(ju)中(zhong)心(xin)整體功耗的理(li)想選擇——既可(ke)以解(jie)決(jue)高(gao)處(chu)理要求(qiu)，也(ye)可(ke)以解決(jue)隨(sui)之而來(lai)的(de)冷(leng)卻要求(qiu)，以(yi)解(jie)決產生的(de)熱(re)量。

量子計算(suan)通常(chang)與(yu)其(qi)解決復(fu)雜(za)問(wen)題(ti)的潛力有(you)關(guan)。如何設(she)想(xiang)量子計算(suan)在(zai)數據中(zhong)心基礎設施(shi)中的應(ying)用(yong)?是否(fou)存在(zai)量(liang)子計算可(ke)能(neng)產(chan)生重(zhong)大影(ying)響的(de)特定用(yong)例(li)或(huo)行業?

涉及(ji)復雜(za)算(suan)法(fa)的(de)各種用(yong)例(li)都是用(yong)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)處(chu)理(li)的(de)對(dui)象(xiang)。特別是(shi)在從事(shi)生(sheng)態敏感領(ling)域的發展(zhan)項目(mu)、供應(ying)鏈優(you)化(hua)、生命(ming)科(ke)學(xue)、人工(gong)智(zhi)能藥(yao)物(wu)發現/藥物(wu)轉(zhuan)用(yong)、復(fu)雜疾病(bing)的定制(zhi)治(zhi)療(liao)等方(fang)面，宏(hong)觀層(ceng)面的財務建(jian)模(mo)和(he)風(feng)險(xian)分析(xi)、環(huan)境(jing)分(fen)析(xi)和氣候(hou)建(jian)模將是數據中心(xin)使用(yong)量(liang)子計算(suan)的候(hou)選項(xiang)目。

除了(le)以上(shang)所(suo)述(shu)，量(liang)子計算(suan)將影(ying)響到(dao)每(mei)個人(ren)的(de)一(yi)個關(guan)鍵(jian)領(ling)域(yu)是深度偽造。在(zai)很短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內，生(sheng)成式人(ren)工(gong)智能展(zhan)示(shi)了其可(ke)以制(zhi)作(zuo)任何人的(de)假(jia)視頻的(de)能(neng)力(li)，幾(ji)乎沒(mei)有培訓材料(liao)。在社交媒體(ti)平臺上識別這種(zhong)深(shen)度假(jia)視(shi)頻(pin)是(shi)一(yi)項極其關(guan)鍵的(de)挑戰(zhan)，因為所(suo)需的算(suan)法(fa)非(fei)常復(fu)雜(za)，需(xu)要(yao)在(zai)數百萬(wan)個(ge)漂(piao)浮(fu)的視頻(pin)上(shang)運(yun)行(xing)，才能(neng)識別(bie)出(chu)少(shao)數假視頻(pin)。量(liang)子(zi)計算(suan)將(jiang)在(zai)提(ti)供必要(yao)的(de)基(ji)礎(chu)設施(shi)支持算(suan)法實施方(fang)面(mian)發揮(hui)關鍵(jian)作用(yong)，這些算法(fa)將能夠(gou)識(shi)別此類(lei)虛(xu)假視頻(pin)，并在其(qi)傳播并在(zai)社(she)會(hui)中(zhong)造成(cheng)法(fa)律和秩(zhi)序問(wen)題之(zhi)前加(jia)以(yi)阻(zu)止。Facebook(包括WhatsApp)、Instagram等(deng)玩家(jia)對量子(zi)計(ji)算(suan)有(you)很(hen)強(qiang)的使(shi)用(yong)需求(qiu)，以應對(dui)假新(xin)聞(wen)和假視(shi)頻(pin)的(de)威脅。

量子計(ji)算仍(reng)處于早期階(jie)段(duan)。數據中心(xin)在將(jiang)量(liang)子(zi)計算(suan)集成到(dao)其(qi)基(ji)礎設施中時(shi)可能(neng)面(mian)臨哪(na)些挑(tiao)戰和(he)障(zhang)礙(ai)?該如(ru)何有效地應(ying)對這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)?

量(liang)子(zi)計(ji)算機(ji)不會完(wan)全取代傳統計算(suan)機(ji)，但會與傳(chuan)統計(ji)算機(ji)協同工作。當(dang)談到(dao)數(shu)據(ju)中心(xin)時(shi)，在(zai)構(gou)建軟(ruan)件(jian)堆(dui)棧方(fang)面已經付(fu)出了巨(ju)大的(de)努(nu)力，將(jiang)這些軟(ruan)件(jian)集(ji)成(cheng)到(dao)量(liang)子計(ji)算機上將面臨(lin)重大(da)挑戰(zhan)。量子(zi)計算(suan)機在(zai)處理能(neng)力上(shang)有自己(ji)的優勢，而(er)經典(dian)計(ji)算(suan)機(ji)是通(tong)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)，能夠(gou)解決(jue)各種各(ge)樣(yang)的問(wen)題。最終，將(jiang)有(you)一個(ge)混合模(mo)型，其中(zhong)經典(dian)計(ji)算(suan)機將通過(guo)將(jiang)問(wen)題的特定(ding)部分卸載給(gei)量(liang)子(zi)計算(suan)機來管(guan)理(li)量子計算(suan)機，同時(shi)自己(ji)進行后(hou)期處(chu)理(li)。雖然(ran)這(zhe)些(xie)都是(shi)早(zao)期(qi)做(zuo)出明確的(de)預測(ce)，但(dan)其(qi)可能(neng)以當(dang)前(qian)CPU和(he)GPU模(mo)型的方式(shi)工(gong)作(zuo)，其(qi)中CPU用(yong)于整體(ti)活動(dong)，而將(jiang)特(te)定(ding)計(ji)算卸(xie)載給(gei)GPU。

數據安(an)全(quan)是數(shu)據中心(xin)的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵問(wen)題。量子計(ji)算如(ru)何(he)影響數據安全(quan)和加(jia)密實踐(jian)?在(zai)量(liang)子(zi)計算(suan)時代(dai)，數據(ju)中心是(shi)否應(ying)該(gai)意識到(dao)新的(de)方法或風(feng)險?

傳統的(de)數據安(an)全(quan)是(shi)基于使(shi)用密鑰和復(fu)雜(za)的(de)數學(xue)算法的加(jia)密。雖然從理論(lun)上(shang)講(jiang)，任(ren)何(he)加(jia)密(mi)都(dou)可以使用暴(bao)力(li)破(po)解，但估計需要(yao)1000年的(de)時(shi)間，這(zhe)使(shi)得(de)這(zhe)樣(yang)的(de)命(ming)題(ti)毫無意(yi)義，因為當(dang)數據(ju)成功(gong)加(jia)密(mi)時(shi)，其(qi)有(you)用(yong)性早(zao)就結束(shu)了(le)。

量子(zi)計(ji)算機(ji)產生(sheng)的(de)處理能力的(de)飛(fei)躍(yue)有(you)可能(neng)顛覆數(shu)據加密的(de)這種(zhong)舒(shu)適因(yin)素(su)。雖然(ran)現(xian)在(zai)還(hai)處(chu)于早期階(jie)段，但據(ju)估計，量子(zi)計(ji)算機(ji)將能(neng)夠(gou)在(zai)幾(ji)年(nian)內(以個位數(shu))破解RSA 2048密(mi)鑰，從而在(zai)數(shu)據仍然相(xiang)關的(de)時候訪(fang)問(wen)數據(ju)。想象(xiang)一(yi)下(xia)兩國(guo)之(zhi)間(jian)軍事接觸的(de)細節——這(zhe)種(zhong)接觸需(xu)要(yao)保密20年或(huo)更長(zhang)時(shi)間(jian)，在某些情(qing)況下(xia)要保(bao)密更長時(shi)間。如(ru)果(guo)使用(yong)量子計(ji)算(suan)，加(jia)密(mi)數據在兩年內(nei)被破(po)解(jie)，對手就可以在(zai)信息仍(reng)然相關(guan)和運(yun)行時訪問(wen)信息(xi)。

由(you)于(yu)量(liang)子力(li)學提供了(le)打破(po)傳統加(jia)密的能(neng)力(li)，其也(ye)提(ti)供(gong)了在(zai)量子時(shi)代保(bao)護數(shu)據(ju)的能力。量(liang)子密鑰(yao)分發(fa)(QKD)是一(yi)種利用量子力(li)學(xue)原理在(zai)防(fang)止外(wai)部窺探(tan)的(de)同(tong)時實現(xian)數據通信的(de)方(fang)法。對于數(shu)據中(zhong)心(xin)來說，將QKD功(gong)能(neng)與(yu)量(liang)子計(ji)算集成在(zai)一(yi)起(qi)也同(tong)樣(yang)至(zhi)關重(zhong)要。

展望(wang)未(wei)來，對(dui)數據(ju)中(zhong)心(xin)基礎設施中(zhong)量(liang)子(zi)計算的發(fa)展(zhan)有什么(me)期(qi)望?未(wei)來幾(ji)年(nian)，其(qi)將(jiang)如何(he)重(zhong)塑(su)數據(ju)中(zhong)心的(de)格(ge)局(ju)?數據中心(xin)專業(ye)人(ren)員應(ying)該(gai)做些什么(me)準備(bei)?

量子(zi)計(ji)算預示著使數據(ju)中心(xin)對(dui)用戶更(geng)有用(yong)和(he)更(geng)相關(guan)的潛(qian)力，從而使量子計算(suan)機(ji)對(dui)大眾的(de)訪(fang)問民主化。目前需要訪問(wen)超(chao)級計(ji)算機(ji)的(de)復雜(za)算法(fa)將(jiang)能夠(gou)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)地在這種混合(he)數據(ju)中心(xin)上(shang)運行，并且可(ke)以由在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)擁(yong)有基本帳(zhang)戶(hu)(甚(shen)至免(mian)費教育(yu)學(xue)分(fen))的普(pu)通用(yong)戶輕(qing)松(song)使(shi)用(yong)。

用戶可(ke)能需(xu)要學(xue)習(xi)如何(he)有(you)效地(di)利(li)用(yong)量子(zi)計算(suan)機(ji)的處(chu)理能(neng)力(li)，而(er)不僅(jin)僅(jin)是依賴于(yu)數(shu)據(ju)中(zhong)心的經(jing)典計算機(ji)組(zu)件。對(dui)于(yu)那(na)些(xie)管(guan)理數據中心(xin)的(de)專(zhuan)業(ye)人員(yuan)而言(yan)，除(chu)了(le)必須(xu)維護(hu)量(liang)子(zi)計算機(ji)上(shang)的(de)巨大堆棧之外，還(hai)需(xu)要學習如(ru)何管理(li)經(jing)典(dian)計(ji)算機(ji)和(he)量(liang)子(zi)計算機(ji)之(zhi)間的(de)互操(cao)作性，從而使其生(sheng)活(huo)更(geng)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)和(he)趣味(wei)性(xing)。