Vzhledem k tomu, že kvantové počítače jsou již dostupné pro komerční využití, i když ne ve velkém množství, věřím, že je čas, aby společnosti začaly zvažovat, jak je začlenit do svého arzenálu IT služeb. Bezpečnostním týmům se krátí čas, aby daly do pořádku svou obranu před prvním útokem na kvantový počítač.
Právě teď není opravdu možné jen tak koupit nejnovější model kvantového počítače a vyzkoušet si ho. K tomu, aby se taková počítačová bestie vešla do existující struktury, je zapotřebí skutečného architektonického mozku.
Jaký typ architekta by byl pro takový úkol zapotřebí a jak by vypadal návrh?
Quantum, Turbo a kočka
Když se objevilo několik prvních vozů s turbodmychadlem, byly uváděny na trh tak, že na zadní stranu bylo nalepeno slovo „Turbo“. Toto slovo se stalo synonymem pro „výkon“, takže velmi brzy můžete najít všechny druhy domácích spotřebičů a dalších gadgetů ozdobených slovem „turbo“. Zdá se, že podobná věc se stala se slovem „kvantový“, jak jej nalézám ve všech druzích zvláštních kontextů, jako je návrh domů nebo modely práce.
„Schrödingerova kočka“ je další pojem, který si někteří lidé spojují s kvantovou technologií. Schrödinger si dopisoval s Einsteinem a použil kočku v myšlenkovém experimentu, který měl (teoreticky) vyvrátit myšlenku, že superpozici lze odhalit pouze jednou pozorovanou (předtím to mohlo být cokoliv). Tato myšlenka o tom, jak se kvantová mechanika chovala, přišla od Nielse Bohra a Wernera Heisenberga a je často označována jako "kodaňská interpretace."
Poznámka:Nedávný článek od Jussiho Lindgrena a Jukky Liukkonena „došel k závěru, že korelace mezi polohou a hybností, tj. jejich vztahem, je pevná. Jinými slovy, realita je objekt, který nezávisí na osobě, která jej měří.“ Pro mě je to nesmírně cool, protože to nadále podněcuje diskusi, která začala před 100 lety!
[ Také by vás mohlo těšit: Sysadmin selže:Když se pokazí závislosti služeb ]
Interní kvantový počítač
To neznamená, že každá společnost musí mít svůj vlastní kvantový počítač; to je obtížná zakázka, částečně proto, že jsou poměrně drahé a poměrně choulostivé na údržbu, ale také kvůli ohromnému tempu pokroku. Převládající riziko, že kvantový počítač bude zastaralý ještě předtím, než bude řádně spuštěn, je trochu skličující a mělo by podnítit plány na získání takové služby.
Uvažte také, že dnešní kvantové počítače ve skutečnosti nemají ekvivalent k Windows nebo Linuxu – generickému operačnímu systému, který funguje na mnoha různých hardwarech kvantových počítačů. Samozřejmě existují projekty, které mají tento cíl, ale věřím, že budeme muset projít několik generací, než se objeví nějaký standard.
Je zajímavé, že interní řešení pro kvantový počítač by vyžadovalo mnoho z toho, co jsme viděli v raných dobách sálových počítačů. Hovoříme o honosné lokalitě, komplexním chlazení, nadměrné spotřebě elektřiny, drakonické čistotě, přístupu pouze pro odborníky a samozřejmě bez jakéhokoli vnějšího rušení. Pokud to zní jako vaše společnost, pak rozhodně pokračujte s interním kvantovým počítačem. V opačném případě budete pravděpodobně chtít zvážit QCaaS – kvantové výpočty jako službu.
QCaaS, rychlost a důvěra
Poté, co jste určili svého důvěryhodného poskytovatele služeb, jste nyní vyzváni, jak integrovat tuto bestii služeb do vašeho současného IT prostředí. Z architektonického hlediska je dobré na tom spolupracovat s bezpečnostním týmem. Připojení ke kvantovému počítači také znamená, že se může připojit zpět k vám, ale s výrazným rozdílem ve výpočetním výkonu. Buďte opatrní, protože nevíte, kdo další používá stejný kvantový počítač u vašeho poskytovatele. Bezpečnost se nejlépe podává jako předkrm, ne jako dezert.
Již dříve jsem mluvil o tom, jak kvantové počítače mohou využívat standardní síťové komponenty ke komunikaci a dokážou velmi dobře využívat jejich slabiny. Je tedy čas zařídit, jinak budete muset věřit, že váš poskytovatel přijal VŠECHNA nezbytná bezpečnostní opatření a že VŠEM jejich zákazníkům lze také věřit. Jak se říká, "důvěřuj, ale prověřuj."
Jaký typ architekta?
Pokud jde o IT architekty, v této disciplíně existuje několik oblastí odborných znalostí a já jsem si myslel, že zmíním jen několik, abych nastavil krajinu.
Podnik
Tady by měly začít smělé plány. Větší obrázek by se měl samozřejmě řídit obchodními požadavky a měl by být poháněn neustále se měnícím trhem. Váš podnikový architekt by měl předložit plány pro oblasti, kde by kvantové výpočty přinesly podniku konkurenční výhodu. Například zdravotnický průmysl je plný kvantových počítačů kvůli jejich schopnosti dělat to, co klasické počítače nedokážou.
Aplikace
Architekt aplikace bude mít hlubší výzvu, protože je třeba odhalit detaily. Jak bude kvantový počítač komunikovat se staršími systémy? Kde v toku bude kvantový počítač sedět a jak bude tok reagovat na binární otázky, které obdrží „nebinární“ odpovědi? Možná je to nesprávný způsob vizualizace problému – koneckonců to není odpověď, která není binární, ale spíše proces získávání odpovědí. Ať tak či onak, myslím, že to dodává procesu opravdu zajímavou chuť, ne?
Dále je tu kvantová aplikace a jak ji vyvinout. Možná se nemusíte učit matematiku a programování kvantových počítačů, abyste získali konkurenční výhodu, ale vsadím se, že ti, kteří ano, budou mít jednoznačnou výhodu. Pak je tu argument, že vaše výhoda se týká pouze dat, která vlastníte, a otázek, které kladete. Snad tedy bude stačit používat aplikace dostupné od vašeho poskytovatele QCaaS. Odpovědi zde poskytne architekt aplikace.
AI
Je konkurenční výhoda ve skutečném programování, nebo v kladení správných otázek a „jen“ poskytování dat, na kterých může kvantový počítač pracovat? To, co jsem četl, mě přimělo zvážit sílu kladení správné otázky, zvláště pokud uvažujete o kvantovém počítači se schopnostmi umělé inteligence. V současnosti počítače dělají jen to, co jim přikážeme. Umělá inteligence je vážně omezována nedostatkem výpočetního výkonu v klasických počítačích, takže je rozumné předpokládat, že kvantový počítač nejenom odemkne tuto překážku, ale také otevře nekonečný prostor pro lidstvo, kde si může klást ty „správné“ otázky. pokud jsme nezvážili VŠECHNY možné důsledky naší otázky, můžeme zjistit, že je interpretována způsobem, který jsme nedokázali předvídat. Může architekt navrhnout dostatečná bezpečnostní opatření, která nás ochrání před naší vlastní neschopností předvídat budoucnost?
Data
Pro datového architekta se tato výzva stává ještě podrobnější, protože dvě prostředí – kvantové a klasické – se budou vztahovat k datům velmi odlišným způsobem. Tam, kde má klasický počítač přístup Sithského lorda a jedná v absolutních číslech, je kvantový počítač spíše Jedi, který cítí proudění a používá sílu k nalezení odpovědi. Opět platí, že jak klasická data interagovat s kvantovými daty, je to dilema, kvůli kterému se mi točí mysl. Stejná data budou v těchto dvou sférách zpracována zcela odlišně, což znamená výstup musí být spravováno velmi opatrně.
Protože kvantové počítače dokážou zpracovat obrovské množství informací a zároveň vyzkoušet více řešení, vyvstává otázka, jak všechna tato data kvantovému počítači poskytnout. I u rychlých disků je to ekvivalent superpočítače přistupujícího k 1,44 disketě. Očekával bych nějaké zásadní přehodnocení úložiště dat a doby přístupu. A to je předtím, než zvážíme bezpečnost a integritu dat. S největší pravděpodobností ještě nebyla vynalezena potřebná technologie.
Cloud
Cloudový architekt stojí před dilematem, jak získat informace do a z kvantového počítače. Vše stojí v cloudu a to včetně transportu dat. V závislosti na tom, jaký typ operací kvantový počítač provádí, může potřebovat obrovské množství dat, aby mohl prozkoumat všechna možná řešení. Poskytování všech těchto dat v cloudu se může prodražit, ale obchodní přínos možná výrazně převáží náklady.
Na druhou stranu bych očekával, že cloud získá nový rozměr, pokud použijeme kvantové počítače, které obíhají kolem Země. Ve vesmíru již byly provedeny úspěšné experimenty; nicméně, i když je tam spousta vakua a hojnost chladu, stále je tu problém vměšování – ale nepochybně brzy uvidíme, že to bude vyřešeno. Takže si myslím, že jako cloudový architekt máte potenciál rozvíjet svou roli velmi zajímavým směrem!
Zabezpečení
Výzvu bezpečnostního architekta není radno podceňovat. Pokud pozvete žraloka na večeři, nedivte se, že spotřebovává mnohem více, než je na stole. Narážím zde na skutečnost, že vzhledem k tomu, že většina společností bude využívat QCaaS, může to otevřít obousměrnou ulici mezi poskytovatelem a zákazníky. Šifrovací a bezpečnostní protokoly, které dnes máme, přinesly několik strašáků, kteří tvrdí, že pro kvantové počítače bude procházka růžovým sadem prolomit všechna dostupná zabezpečení během několika sekund. Jiní tvrdí, že již máme dostatečné zabezpečení a že není důvod k obavám. Myslím, že jen čas ukáže.
Pouze několik společností podniklo skutečné kroky, pokud jde o ochranu dat se specifickým ohledem na kvantové počítače. Existuje několik iniciativ, které pracují na vylepšení šifrovacích algoritmů, aby se zajistilo, že ani kvantový počítač takové úrovně se nemůže rozbít. Můžete hledat „post-kvantovou kryptografii“ a na internetu najdete spoustu názorů a faktů – jen si je nepleťte. Po prostudování některých základních bezpečnostních prvků jsem zjistil, že „všechno to chce čas“ a že kvantové počítače blízké budoucnosti budou tak výkonné, že dokážou doslova ohýbat čas. Zajímalo by mě, co se stane potom?
Síť
Architekt sítě je ninja ze všech. „Mysli rychle, jednej rychleji“ je slogan sousedství. Vzhledem k tomu, že kvantové počítače mohou pro komunikaci používat optická vlákna, která dnes máme, je také potřeba přezkoumat konfigurační položky v síti a také monitorovací nástroje. Pohled na TCP/IP síťový přenos je jedna věc, ale jak monitorujete jednotlivé fotony přibližující se přes čáry? Aby to všechno fungovalo, musí být zavedeny některé nové komponenty, jednou z nich jsou „kvantové opakovače“ – technologie, která bude neuvěřitelně zaneprázdněná. Přesto bude velká část síťových technologií standardní.
Kvantové počítače, které porovnávají data nebo pracují s „datovými jezery“, mohou vyvinout vážný tlak na síť a vzhledem k rychlosti, jakou kvantové počítače pracují, není potřeba nějakého seriózního přenosu dat jen na obzoru, ale vykopnout přední dveře. dolů!
Díky kapacitě přístupu a procházení obrovského množství dat a poskytování více odpovědí ve skutečném víru zpracování těží síťové linky z toho, že jsou co nejčistší – což znamená, že nedochází k velkému jinému provozu nebo rušení. Fotony přenášené mezi kvantovými počítači musí mít své informace „opakované“ po určité vzdálenosti. Jak spravovat a dodávat všechny řídicí informace do konzolí, se kterými síťoví technici pracují, bude obrovskou výzvou. Jak můžete sledovat postup něčeho, co je již hotové, než to začalo?
Jaký typ kvantového počítače potřebujete?
Kvantové počítače přicházejí v různých příchutích a očekával bych, že se objeví ještě více, protože technologie stále dospívá. V závislosti na tom, co vaše společnost potřebuje, se můžete rozhodnout pro konkrétní typ kvantového počítače. Podívejte se na následující varianty:
Kvantové žíhání
Kvantové žíhání je nejlepší pro řešení problémů s optimalizací – jako je optimalizace dopravního toku pro každé jednotlivé vozidlo v celém městě (jako je Peking). To je něco, co by bylo možné provádět v reálném čase a průběžně poskytovat pokyny každému jednotlivému vozu. Okamžitými výsledky by byly menší dopravní zácpy, kratší doba cestování a menší dopad na životní prostředí.
Kvantové simulace
Kvantové simulace zkoumají specifické problémy v kvantové fyzice, které přesahují kapacitu klasických systémů – jako jsou specifické farmaceutické problémy. U nového léku, který má být objeven pomocí konvenčního počítačového výkonu, je v klinických studiích průměrně 90% selhání. A aby se dostal na trh, náklady se pohybují kolem 2 miliard dolarů za období deseti let. Americká společnost s názvem FAR Biotech je nyní v procesu „identifikace molekul podobných lékům v celém chemickém prostoru asi 1,5 bilionu chemických struktur (včetně nových chemických entit, známých sloučenin a přeměňujících léčiv) a prostřednictvím přístupu k datům více než 200 modelů. lidských terapeutických cílů“. To vše bude provedeno za zlomek času, který trvá klasickému počítači, než dojde k prvním poruchám. Zde můžete skutečně vidět konkurenční výhodu.
Univerzální kvantum
Univerzální kvantové počítače jsou nejvýkonnější a nejobecněji použitelné tam, kde se můžete zaměřit na jakýkoli masivně složitý výpočet a získat rychlé řešení – zde hledá umělá inteligence podporu. Dovedu si představit, že NASA se snaží využít tento typ kvantového počítače ke sledování přibližně 20 000 kusů většího vesmírného odpadu, který obíhá Zemi a představuje vážnou hrozbu pro kosmické lodě. Existuje také asi 500 000 kusů menších úlomků o velikosti mramoru nebo větších a existuje mnoho milionů kusů úlomků, které jsou tak malé, že je v současné době nelze sledovat. Ale kvantový počítač by na to měl kapacitu.
Docela rozumné odpovědi
Jak jsem řekl dříve, naše současné počítače jsou jako Sith Lord – jednají v absolutních hodnotách v tom smyslu, že je to binární: buď 1 nebo 0. Kvantový počítač může řešit obojí . Dokáže se vlastně vypořádat současně se všemi možnými verzemi mezi 1 a 0. Výsledkem je pravděpodobnost, která pak z interakce mezi klasickým a kvantovým dělá hřiště pro nedorozumění. Bude klasický systém schopen položit otázku a na oplátku přijmout odpověď na to, co je nejpravděpodobnější ? Chápu, jak IT architekti potřebují mnohem hlouběji porozumět tomu, jak se tyto dva světy liší, a podmínkám nezbytným pro bezpečnou a konzistentní interakci těchto velmi odlišných světů.
Být spolu v bezpečí
Možná jste IT architekt a při integraci kvantového počítače do stávajícího IT prostředí děláte design krabic a čar a poté necháte jednotlivé týmy rozebrat detaily. Mohlo by to fungovat, ale doporučuji, abyste se zapojili na podrobnější úrovni.
Kvantový počítač je jako mít auto s milionem koňských sil, které dokáže projet přímo přes jakoukoli překážku, létat a potápět se zároveň a navíc může neustále měnit barvu a tvar. Nyní to zkuste umístit na běžnou silnici a nechte to komunikovat s běžnými auty. Netřeba dodávat, že to nebude fungovat bez velmi chytrého designu, který chrání obě strany před sebou, ale stále je schopen přepravovat lidi mezi různými místy.
[ Bezplatný průvodce od společnosti Red Hat:5 kroků k automatizaci vašeho podnikání. ]
Koneckonců
Mnohokrát na mě udělali dojem IT architekti, když prezentují něco nového způsobem, který je elegantní a zároveň působivý. Navrhnout a vysvětlit něco „futuristického“, ale přesto s jasnou cestou, jak se k tomu dostat a proč to má smysl, je ten největší dar. Jako systémoví správci musíme plány proměnit ve skutečnost, ale kvantové výpočty přesahují to, co v současnosti známe a rozumíme. Kvantový počítač je z jakéhokoli úhlu jiné zvíře, ale problémem je, že doslova všechny úhly zároveň. Quantum Computing as a Service bude s největší pravděpodobností začátkem toho, jak budou společnosti tyto služby využívat, ale nastavit je bezpečným a užitečným způsobem bude výzvou.
Jaký druh kvantového počítače použít, je dalším náročným aspektem, stejně jako to, jak jej nakrmit dostatkem dat, aby mohl přijít s nejpravděpodobnější odpovědí. To, jak položíme otázky kvantovému počítači, určí, jaký druh odpovědí dostaneme. Jediné doporučení, které mohu nabídnout, je:dozvědět se o kvantových počítačích, o tom, jak se vyvíjejí, co umí, jak komunikují a jaké jsou příležitosti a také rizika. Kvantové počítače jsou nyní zde a za pár let se na QCaaS obrátí ještě více společností. Budete následovat dav, nebo budete vést?