探讨量子计算对数据中心基础设施的潜在影响

探讨量子计算对数据中心基础设施的潜在影响

本文讨论了量子计算如何通过处理复杂任务和降低功耗来彻底改变数据中心，并强调其在各个领域的潜力，包括打击深度伪造。其中，也涉及到集成和数据安全等挑战，并探讨了量子计算机和普通计算机协同工作的未来。这种转变可以使数据中心更容易使用，但需要专业人员适应有效地管理这两种类型的计算机。

使量子计算改变数据中心基础设施游戏规则的基本原理是什么?

量子计算在数据中心发挥着重要作用。数据中心的关键要求之一是能够处理开发人员使用的复杂算法。量子计算具有极高的处理能力，非常适合解决处理此类复杂算法的挑战。

另一个关键的影响是在功耗方面。数据中心的计算需求非常高，需要大量的高能CPU/GPS，是巨大计算能力的消费者。量子计算机在不消耗非常高的功率的情况下提供极高的处理能力，这是降低数据中心整体功耗的理想选择——既可以解决高处理要求，也可以解决随之而来的冷却要求，以解决产生的热量。

量子计算通常与其解决复杂问题的潜力有关。如何设想量子计算在数据中心基础设施中的应用？是否存在量子计算可能产生重大影响的特定用例或行业?

涉及复杂算法的各种用例都是用量子计算机来处理的对象。特别是在从事生态敏感领域的发展项目、供应链优化、生命科学、人工智能药物发现/药物转用、复杂疾病的定制治疗等方面，宏观层面的财务建模和风险分析、环境分析和气候建模将是数据中心使用量子计算的候选项目。

除了以上所述，量子计算将影响到每个人的一个关键领域是深度伪造。在很短的时间内，生成式人工智能展示了其可以制作任何人的假视频的能力，几乎没有培训材料。在社交媒体平台上识别这种深度假视频是一项极其关键的挑战，因为所需的算法非常复杂，需要在数百万个漂浮的视频上运行，才能识别出少数假视频。量子计算将在提供必要的基础设施支持算法实施方面发挥关键作用，这些算法将能够识别此类虚假视频，并在其传播并在社会中造成法律和秩序问题之前加以阻止。Facebook(包括WhatsApp)、Instagram等玩家对量子计算有很强的使用需求，以应对假新闻和假视频的威胁。

量子计算仍处于早期阶段。数据中心在将量子计算集成到其基础设施中时可能面临哪些挑战和障碍？该如何有效地应对这些挑战？

量子计算机不会完全取代传统计算机，但会与传统计算机协同工作。当谈到数据中心时，在构建软件堆栈方面已经付出了巨大的努力，将这些软件集成到量子计算机上将面临重大挑战。量子计算机在处理能力上有自己的优势，而经典计算机是通用计算机，能够解决各种各样的问题。最终，将有一个混合模型，其中经典计算机将通过将问题的特定部分卸载给量子计算机来管理量子计算机，同时自己进行后期处理。虽然这些都是早期做出明确的预测，但其可能以当前CPU和GPU模型的方式工作，其中CPU用于整体活动，而将特定计算卸载给GPU。

数据安全是数据中心的一个关键问题。量子计算如何影响数据安全和加密实践？在量子计算时代，数据中心是否应该意识到新的方法或风险?

传统的数据安全是基于使用密钥和复杂的数学算法的加密。虽然从理论上讲，任何加密都可以使用暴力破解，但估计需要1000年的时间，这使得这样的命题毫无意义，因为当数据成功加密时，其有用性早就结束了。

量子计算机产生的处理能力的飞跃有可能颠覆数据加密的这种舒适因素。虽然现在还处于早期阶段，但据估计，量子计算机将能够在几年内(以个位数)破解RSA 2048密钥，从而在数据仍然相关的时候访问数据。想象一下两国之间军事接触的细节——这种接触需要保密20年或更长时间，在某些情况下要保密更长时间。如果使用量子计算，加密数据在两年内被破解，对手就可以在信息仍然相关和运行时访问信息。

由于量子力学提供了打破传统加密的能力，其也提供了在量子时代保护数据的能力。量子密钥分发(QKD)是一种利用量子力学原理在防止外部窥探的同时实现数据通信的方法。对于数据中心来说，将QKD功能与量子计算集成在一起也同样至关重要。

展望未来，对数据中心基础设施中量子计算的发展有什么期望?未来几年，其将如何重塑数据中心的格局？数据中心专业人员应该做些什么准备?

量子计算预示着使数据中心对用户更有用和更相关的潜力，从而使量子计算机对大众的访问民主化。目前需要访问超级计算机的复杂算法将能够非常容易地在这种混合数据中心上运行，并且可以由在数据中心拥有基本帐户(甚至免费教育学分)的普通用户轻松使用。

用户可能需要学习如何有效地利用量子计算机的处理能力，而不仅仅是依赖于数据中心的经典计算机组件。对于那些管理数据中心的专业人员而言，除了必须维护量子计算机上的巨大堆栈之外，还需要学习如何管理经典计算机和量子计算机之间的互操作性，从而使其生活更具挑战性和趣味性。

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