探討量子計算對數據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據中心，並強調其在各個領域的潛力，包括打擊深度僞造。其中，也涉及到集成和數據安全等挑战，並探討了量子計算機和普通計算機協同工作的未來。這種轉變可以使數據中心更容易使用，但需要專業人員適應有效地管理這兩種類型的計算機。

使量子計算改變數據中心基礎設施遊戲規則的基本原理是什么?

量子計算在數據中心發揮着重要作用。數據中心的關鍵要求之一是能夠處理开發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战。

另一個關鍵的影響是在功耗方面。數據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，這是降低數據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據中心基礎設施中的應用？是否存在量子計算可能產生重大影響的特定用例或行業?

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。特別是在從事生態敏感領域的發展項目、供應鏈優化、生命科學、人工智能藥物發現/藥物轉用、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、環境分析和氣候建模將是數據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僞造。在很短的時間內，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。在社交媒體平台上識別這種深度假視頻是一項極其關鍵的挑战，因爲所需的算法非常復雜，需要在數百萬個漂浮的視頻上運行，才能識別出少數假視頻。量子計算將在提供必要的基礎設施支持算法實施方面發揮關鍵作用，這些算法將能夠識別此類虛假視頻，並在其傳播並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。

量子計算仍處於早期階段。數據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战和障礙？該如何有效地應對這些挑战？

量子計算機不會完全取代傳統計算機，但會與傳統計算機協同工作。當談到數據中心時，在構建軟件堆棧方面已經付出了巨大的努力，將這些軟件集成到量子計算機上將面臨重大挑战。量子計算機在處理能力上有自己的優勢，而經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，同時自己進行後期處理。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用於整體活動，而將特定計算卸載給GPU。

數據安全是數據中心的一個關鍵問題。量子計算如何影響數據安全和加密實踐？在量子計算時代，數據中心是否應該意識到新的方法或風險?

傳統的數據安全是基於使用密鑰和復雜的數學算法的加密。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，因爲當數據成功加密時，其有用性早就結束了。

量子計算機產生的處理能力的飛躍有可能顛覆數據加密的這種舒適因素。雖然現在還處於早期階段，但據估計，量子計算機將能夠在幾年內(以個位數)破解RSA 2048密鑰，從而在數據仍然相關的時候訪問數據。想象一下兩國之間軍事接觸的細節——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，加密數據在兩年內被破解，對手就可以在信息仍然相關和運行時訪問信息。

由於量子力學提供了打破傳統加密的能力，其也提供了在量子時代保護數據的能力。量子密鑰分發(QKD)是一種利用量子力學原理在防止外部窺探的同時實現數據通信的方法。對於數據中心來說，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，對數據中心基礎設施中量子計算的發展有什么期望?未來幾年，其將如何重塑數據中心的格局？數據中心專業人員應該做些什么准備?

量子計算預示着使數據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衆的訪問民主化。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據中心上運行，並且可以由在數據中心擁有基本帳戶(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，而不僅僅是依賴於數據中心的經典計算機組件。對於那些管理數據中心的專業人員而言，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战性和趣味性。

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