量子數(shù)據(jù)中心可能是未來(lái)的發(fā)展方向

　　量子計(jì)算是IT領(lǐng)域最閃亮的新發(fā)展之一�，F(xiàn)在，它開(kāi)始受到關(guān)注——但它在多大程度上滲透到數(shù)據(jù)中心的世界中，還有待觀察。

　　資金正在流入量子領(lǐng)域，其作用正在顯現(xiàn)。去年11月，IDC發(fā)布了對(duì)全球量子計(jì)算市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)客戶(hù)在量子計(jì)算上的支出將從2020年的4.12億美元增長(zhǎng)到2027年的86億美元。他們的論點(diǎn)是，持續(xù)的突破將推動(dòng)業(yè)績(jī)并導(dǎo)致更廣泛的采用。

　　計(jì)算能力推動(dòng)量子的吸引力

　　疊加和糾纏是驅(qū)動(dòng)量子計(jì)算吸引力的概念，因?yàn)樗鼈冊(cè)黾恿藵撛诘挠?jì)算能力，而不是經(jīng)典計(jì)算的開(kāi)/關(guān)或1 / 0狀態(tài)。

　　ColdQuanta量子軟件首席科學(xué)家Fred Chong表示，利用這些特性的計(jì)算每增加一個(gè)量子位，計(jì)算能力就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

　　他說(shuō)：“它們?cè)试Sn個(gè)量子位同時(shí)代表2n個(gè)數(shù)字;數(shù)字計(jì)算機(jī)一次只能代表其中一個(gè)數(shù)字。”。

　　量子處理單元可以很好地模擬物理和化學(xué)，優(yōu)化物流等問(wèn)題，甚至某些類(lèi)型的機(jī)器學(xué)習(xí)�？�耐基梅隆大學(xué)(CMU)軟件工程研究所的研究員杰森·拉金(Jason Larkin)表示，各組織正在積極嘗試尋找該技術(shù)的潛在應(yīng)用。

　　“IBM已經(jīng)在安裝量子計(jì)算機(jī)，”拉金說(shuō)。“例如，他們與克利夫蘭診所合作，計(jì)劃將量子計(jì)算與量子傳感技術(shù)相結(jié)合。”

　　雖然承認(rèn)量子的復(fù)雜性和固有挑戰(zhàn)，但拉金表示，這項(xiàng)技術(shù)在探測(cè)分子電子結(jié)構(gòu)等應(yīng)用中具有獨(dú)特的力量。

　　他說(shuō)：“這也被認(rèn)為是一個(gè)領(lǐng)域，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，需要花費(fèi)指數(shù)級(jí)的時(shí)間才能實(shí)時(shí)完成任務(wù)。”。

　　量子計(jì)算可能需要更多的時(shí)間來(lái)發(fā)展

　　盡管IDC的預(yù)測(cè)和Larkin的熱情，但其他人持懷疑態(tài)度，認(rèn)為在典型的數(shù)據(jù)中心中，量子計(jì)算沒(méi)有任何直接的未來(lái)。

　　CMU的電氣和計(jì)算機(jī)工程教授弗朗茨·弗蘭切蒂(Franz Franchetti)對(duì)“真正的”量子計(jì)算和正在銷(xiāo)售或接近市場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行了嚴(yán)格的區(qū)分。

　　弗朗切蒂說(shuō)：“它們是絕熱的或有噪聲的中尺度量子計(jì)算機(jī)，而不是真正的、可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)。”。“我認(rèn)為，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備將出現(xiàn)在云提供商身上，但更多的是作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以顯示提供商有多好。”

　　同樣，弗朗切蒂認(rèn)為，現(xiàn)在出現(xiàn)一個(gè)清晰的架構(gòu)還為時(shí)過(guò)早，盡管他承認(rèn)軟件層現(xiàn)在已經(jīng)“合理標(biāo)準(zhǔn)化”。然而，就目前的量子計(jì)算設(shè)備而言，它們的應(yīng)用是有限的。

　　英國(guó)數(shù)據(jù)中心顧問(wèn)馬克·阿克頓(Mark Acton)表示，短期內(nèi)，托管量子計(jì)算機(jī)可能是企業(yè)面臨的一個(gè)難題。量子計(jì)算的未來(lái)將取決于技術(shù)如何發(fā)展，以及在更標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心中托管變得多么容易。他指出，量子計(jì)算的過(guò)冷要求意味著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心還沒(méi)有建立起來(lái)托管這種設(shè)備。

　　阿克頓說(shuō)：“量子計(jì)算目前唯一的基礎(chǔ)是專(zhuān)門(mén)建造的區(qū)域，這些區(qū)域是有效的研究設(shè)施。”。“量子計(jì)算在其當(dāng)前和近期的未來(lái)迭代中，將通過(guò)在某些類(lèi)型的計(jì)算和預(yù)測(cè)中極其快速和高效來(lái)增強(qiáng)數(shù)字計(jì)算，但幾乎肯定不會(huì)取代數(shù)字計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)更普通的應(yīng)用和簡(jiǎn)單的交易。”

　　阿克頓表示，目前正在建設(shè)的商業(yè)數(shù)據(jù)中心將持續(xù)20至30年，目前還沒(méi)有設(shè)計(jì)用于承載量子計(jì)算。相反，量子更有可能進(jìn)入專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)或經(jīng)過(guò)重大翻新的數(shù)據(jù)中心，但這在很大程度上取決于發(fā)展中的體系結(jié)構(gòu)對(duì)低溫冷卻和其他特殊操作設(shè)備的需求程度。

　　阿克頓說(shuō)：“存在著相互競(jìng)爭(zhēng)的量子技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)。”。“在我們擁有更標(biāo)準(zhǔn)化的方法和一致的交付模型之前，量子計(jì)算很可能基于定制的數(shù)據(jù)中心，”這些數(shù)據(jù)中心是專(zhuān)門(mén)為量子需求而構(gòu)建的，而不是傳統(tǒng)的商業(yè)數(shù)據(jù)中心。

　　目前提供商業(yè)產(chǎn)品或量子應(yīng)用的供應(yīng)商包括Artiq、Sinara、Zapata和IBM。據(jù)IDC稱(chēng)，其他涉足量子領(lǐng)域的組織包括初創(chuàng)公司IQM、量子硬件初創(chuàng)公司Atos、Pasqal和Nvidia的cuQuantum Appliance和cuQuantum軟件開(kāi)發(fā)套件。在美國(guó)以外，歐洲高性能計(jì)算聯(lián)合企業(yè)正在資助高性能計(jì)算機(jī)和量子模擬器混合項(xiàng)目。

　　By Alan R. Earls