Da Quantencomputer bereits für die kommerzielle Nutzung verfügbar sind, wenn auch nicht in großer Menge, glaube ich, dass es für Unternehmen an der Zeit ist, darüber nachzudenken, wie sie sie in ihr Arsenal an IT-Diensten integrieren können. Den Sicherheitsteams läuft die Zeit davon, ihre Verteidigung vor dem ersten Quantencomputerangriff in Ordnung zu bringen.
Im Moment ist es nicht wirklich möglich, das neueste Quantencomputermodell einfach zu kaufen und eine Runde damit zu drehen. Es braucht einiges an architektonischer Intelligenz, um ein solches Computermonster tatsächlich in eine bestehende Struktur einzupassen.
Welche Art von Architekt würde man für eine solche Aufgabe brauchen und wie würde das Design aussehen?
Quantum, Turbo und die Katze
Als die ersten Turboautos auf den Markt kamen, wurden sie vermarktet, indem das Wort "Turbo" auf die Rückseite geklebt wurde. Das Wort wurde zum Synonym für „Power“, so dass Sie bald alle Arten von Haushaltsgeräten und anderen Geräten finden konnten, die mit dem Wort „Turbo“ geschmückt waren. Ähnliches scheint mit dem Wort "Quantum" passiert zu sein, da ich es in allen möglichen seltsamen Kontexten wie der Gestaltung von Häusern oder Arbeitsmodellen finde.
„Schrödingers Katze“ ist ein weiterer Begriff, den manche mit Quantentechnologie in Verbindung bringen. Schrödinger korrespondierte mit Einstein und benutzte die Katze in einem Gedankenexperiment, das (theoretisch) die Idee widerlegen sollte, dass Überlagerungen nur dann aufgedeckt werden können, wenn sie beobachtet werden (vorher könnte es alles sein). Diese Vorstellung darüber, wie sich die Quantenmechanik verhält, stammt von Niels Bohr und Werner Heisenberg und wird oft als „Kopenhagener Interpretation“ bezeichnet.
NB:Ein kürzlich erschienener Artikel von Jussi Lindgren und Jukka Liukkonen „kam zu dem Schluss, dass die Korrelation zwischen einem Ort und einem Impuls, d. h. ihrer Beziehung, fest ist. Mit anderen Worten, die Realität ist ein Objekt, das nicht von der Person abhängt, die es misst.“ Für mich ist das sehr cool, weil es eine Diskussion, die vor 100 Jahren begann, weiter anheizt!
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Eigener Quantencomputer
Das heißt nicht, dass jedes Unternehmen einen eigenen Quantencomputer haben muss; Das ist eine schwierige Aufgabe, zum Teil, weil sie ziemlich teuer und ziemlich heikel in der Wartung sind, aber auch wegen des rasanten Fortschritts. Das vorherrschende Risiko, dass ein Quantencomputer veraltet ist, noch bevor er richtig eingefahren ist, ist etwas abschreckend und sollte die Pläne zur Beschaffung eines solchen Dienstes anspornen.
Bedenken Sie auch, dass die heutigen Quantencomputer nicht wirklich ein Äquivalent zu Windows oder Linux haben – ein generisches Betriebssystem, das auf vielen verschiedenen Quantencomputer-Hardware funktioniert. Natürlich gibt es Projekte, die dieses Ziel haben, aber ich glaube, wir werden einige Generationen durchlaufen müssen, bevor sich eine Art Standard herausbildet.
Interessanterweise würde die hauseigene Lösung für einen Quantencomputer vieles von dem erfordern, was wir in den frühen Tagen von Mainframe-Computern gesehen haben. Wir sprechen von großzügiger Lage, umfassender Kühlung, übermäßigem Stromverbrauch, drakonischer Sauberkeit, nur Expertenzugriff und natürlich keinerlei äußeren Störungen. Wenn das nach Ihrem Unternehmen klingt, dann setzen Sie auf jeden Fall auf einen hauseigenen Quantencomputer. Andernfalls werden Sie wahrscheinlich QCaaS – Quantum Computing as a Service – in Betracht ziehen wollen.
QCaaS, Geschwindigkeit und Vertrauen
Nachdem Sie Ihren vertrauenswürdigen Dienstanbieter bestimmt haben, stehen Sie nun vor der Herausforderung, wie Sie dieses Service-Beast in Ihre aktuelle IT-Landschaft integrieren können. Aus architektonischer Sicht ist es eine gute Idee, hier mit dem Sicherheitsteam zusammenzuarbeiten. Die Verbindung mit einem Quantencomputer bedeutet auch, dass er sich wieder mit Ihnen verbinden kann, jedoch mit einem erheblichen Unterschied in der Rechenleistung. Seien Sie vorsichtig, da Sie nicht wissen, wer bei Ihrem Anbieter noch denselben Quantencomputer verwendet. Sicherheit wird am besten als Vorspeise serviert, nicht als Dessert.
Ich habe bereits darüber gesprochen, wie Quantencomputer Standard-Netzwerkkomponenten zur Kommunikation nutzen und ihre Schwächen sehr gut ausnutzen können. Es ist also an der Zeit, sich vorzubereiten, oder Sie müssen darauf vertrauen, dass Ihr Anbieter ALLE notwendigen Sicherheitsmaßnahmen ergriffen hat und dass auch ALLEN seinen Kunden vertraut werden kann. Wie das Sprichwort sagt:"Vertraue, aber überprüfe."
Was für ein Architekt?
Wenn es um IT-Architekten geht, gibt es innerhalb dieser Disziplin mehrere Fachgebiete, und ich dachte, ich nenne nur ein paar, um die Landschaft festzulegen.
Unternehmen
Hier sollten die kühnen Pläne ansetzen. Das Gesamtbild sollte natürlich von den geschäftlichen Anforderungen bestimmt und vom sich ständig verändernden Markt angetrieben werden. Ihr Unternehmensarchitekt sollte Pläne für Bereiche vorlegen, in denen Quantencomputer dem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen würden. Zum Beispiel ist die Gesundheitsbranche überall auf Quantencomputer angewiesen, weil sie das können, was klassische Computer nicht können.
Bewerbung
Der Anwendungsarchitekt steht vor einer tiefergehenden Herausforderung, da die Details aufgedeckt werden müssen. Wie wird der Quantencomputer mit den Legacy-Systemen interagieren? Wo im Ablauf wird der Quantencomputer sitzen und wie wird der Ablauf auf binäre Fragen reagieren, die "nicht-binäre" Antworten erhalten? Vielleicht ist das eine falsche Art, das Problem zu visualisieren – schließlich ist nicht die Antwort nicht-binär, sondern der Prozess, die Antworten zu erhalten. Wie auch immer, ich denke, das verleiht dem Prozess eine wirklich interessante Note, nicht wahr?
Als nächstes gibt es die Quantenanwendung und wie man sie entwickelt. Vielleicht müssen Sie die Mathematik und Programmierung von Quantencomputern nicht lernen, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, aber ich wette, dass diejenigen, die dies tun, einen klaren Vorteil haben werden. Dann gibt es das Argument, dass Ihr Vorteil nur in den Daten liegt, die Sie besitzen, und in den Fragen, die Sie stellen. Vielleicht reicht es also aus, die von Ihrem QCaaS-Anbieter verfügbaren Anwendungen zu verwenden. Der Anwendungsarchitekt wird hier die Antworten geben.
KI
Liegt der Wettbewerbsvorteil in der eigentlichen Programmierung oder darin, die richtigen Fragen zu stellen und „nur“ die Daten bereitzustellen, mit denen der Quantencomputer arbeiten kann? Was ich gelesen habe, hat mich dazu gebracht, über die Macht nachzudenken, die richtige Frage zu stellen, insbesondere wenn Sie einen Quantencomputer mit KI-Fähigkeiten in Betracht ziehen. Derzeit tun Computer nur das, was wir ihnen sagen. Die KI wird durch den Mangel an Rechenleistung in klassischen Computern ernsthaft behindert, daher ist es nur vernünftig anzunehmen, dass ein Quantencomputer nicht nur dieses Hindernis beseitigen, sondern der Menschheit auch einen endlosen Raum eröffnen wird, um die „richtigen“ Fragen zu stellen Wenn wir nicht ALLE möglichen Konsequenzen unserer Frage berücksichtigt haben, stellen wir möglicherweise fest, dass sie auf eine Weise interpretiert wird, die wir nicht vorhersehen konnten. Kann ein Architekt genügend Sicherheitsmaßnahmen entwerfen, um uns vor unserer eigenen Unfähigkeit zu schützen, die Zukunft vorherzusehen?
Daten
Für den Datenarchitekten wird die Herausforderung noch detaillierter, da die beiden Umgebungen – Quantum und Classic – auf sehr unterschiedliche Weise mit Daten in Beziehung stehen. Wo der klassische Computer die Herangehensweise eines Sith-Lords hat und sich mit Absoluten befasst, ist der Quantencomputer eher ein Jedi, der den Fluss spüren und die Kraft nutzen kann, um die Antwort zu finden. Auch hier ist die Frage, wie man die klassischen Daten mit den Quantendaten interagieren lässt, ein Dilemma, das mir den Kopf verdreht. Dieselben Daten werden in diesen beiden Bereichen, also der Ausgabe, völlig unterschiedlich verarbeitet muss sehr sorgfältig verwaltet werden.
Da Quantencomputer riesige Mengen an Informationen verarbeiten und gleichzeitig mehrere Lösungen ausprobieren können, stellt sich nun die Frage, wie man all diese Daten dem Quantencomputer zur Verfügung stellt. Selbst bei schnellen Disketten ist es das Äquivalent eines Supercomputers, der auf eine 1,44-Diskette zugreift. Ich würde ein grundlegendes Umdenken in Bezug auf Datenspeicherung und Zugriffszeiten erwarten. Und dies, bevor wir uns mit Datensicherheit und -integrität befassen. Höchstwahrscheinlich wurde die notwendige Technologie noch nicht erfunden.
Wolke
Der Cloud-Architekt steht vor dem Dilemma, wie er Informationen zum und vom Quantencomputer bekommt. In der Cloud kostet alles, auch der Transport der Daten. Je nachdem, welche Art von Operationen der Quantencomputer ausführt, benötigt er möglicherweise riesige Datenmengen, um alle möglichen Lösungen zu untersuchen. All diese Daten in die Cloud einzuspeisen, könnte teuer werden, aber vielleicht überwiegt der geschäftliche Nutzen die Kosten bei weitem.
Andererseits würde ich erwarten, dass die Wolke eine neue Dimension annehmen würde, wenn wir Quantencomputer einsetzen würden, die die Erde umkreisen. Im Weltraum wurden bereits erfolgreiche Experimente durchgeführt; aber selbst wenn es viel Vakuum und viel Kälte gibt, gibt es immer noch die Herausforderung der Interferenz – aber zweifellos werden wir das bald sortiert sehen. Ich denke also, dass Sie als Cloud-Architekt das Potenzial haben, Ihre Rolle in eine sehr interessante Richtung zu entwickeln!
Sicherheit
Die Herausforderung des Sicherheitsarchitekten ist nicht zu unterschätzen. Wenn Sie einen Hai zum Abendessen einladen, wundern Sie sich nicht, wenn er viel mehr verbraucht, als auf dem Tisch steht. Worauf ich hier anspiele, ist die Tatsache, dass, da die meisten Unternehmen auf QCaaS setzen werden, dies möglicherweise eine Zweibahnstraße zwischen dem Anbieter und den Kunden eröffnet. Die Verschlüsselungs- und Sicherheitsprotokolle, die wir heute haben, haben einige Panikmacher hervorgebracht, die behaupten, dass es für Quantencomputer ein Kinderspiel sein wird, alle verfügbaren Sicherheitsvorkehrungen innerhalb von Sekunden zu brechen. Wieder andere behaupten, dass wir bereits über ausreichende Sicherheit verfügen und kein Grund zur Sorge besteht. Ich denke, nur die Zeit wird es zeigen.
Nur wenige Unternehmen haben konkrete Maßnahmen zum Datenschutz in Bezug auf Quantencomputer ergriffen. Es gibt mehrere Initiativen, die daran arbeiten, die Verschlüsselungsalgorithmen zu verbessern, um sicherzustellen, dass selbst ein Quantencomputer von Rang nicht kaputt gehen kann. Sie können nach „Post-Quanten-Kryptografie“ suchen und finden im Internet viele Meinungen und Fakten – verwechseln Sie die beiden nur nicht. Nachdem ich mich mit grundlegender Sicherheit befasst hatte, lernte ich, dass „alles, was es braucht, Zeit ist“ und dass die Quantencomputer der nahen Zukunft so leistungsfähig sein werden, dass sie die Zeit buchstäblich krümmen können. Ich frage mich, was dann passieren wird?
Netzwerk
Der Netzwerkarchitekt ist der Ninja von allen. „Schnell denken, schneller handeln“ lautet der Slogan der Nachbarschaft. Da Quantencomputer die heutigen Glasfasern für die Kommunikation nutzen können, müssen auch die Konfigurationselemente im Netzwerk sowie die Überwachungstools überprüft werden. Ein Blick auf die TCP/IP-Netzwerkübertragung ist eine Sache, aber wie überwacht man einzelne Photonen, die über die Leitungen sausen? Damit all dies funktioniert, müssen einige neue Komponenten eingeführt werden, darunter „Quantenrepeater“ – eine Technologie, die unglaublich beschäftigt sein wird. Allerdings wird ein Großteil der Netzwerktechnologie Standard sein.
Quantencomputer, die Daten vergleichen oder mit „Data Lakes“ arbeiten, können das Netzwerk ernsthaft unter Druck setzen, und angesichts der Geschwindigkeit, mit der Quantencomputer arbeiten, ist die Notwendigkeit einer ernsthaften Datenübertragung nicht nur am Horizont, sondern tritt vor die Haustür runter!
Mit der Fähigkeit, auf riesige Datenmengen zuzugreifen und diese zu durchpflügen und mehrere Antworten in einem wahren Verarbeitungsstrudel zu liefern, profitieren die Netzwerkleitungen davon, so sauber wie möglich zu sein – was bedeutet, dass nicht viel anderer Verkehr oder Störungen auftreten. Die zwischen Quantencomputern übertragenen Photonen müssen ihre Informationen nach einer bestimmten Entfernung "wiederholen". Es wird eine große Herausforderung sein, alle Steuerinformationen zu verwalten und an die Konsolen weiterzugeben, mit denen die Netzwerktechniker arbeiten. Wie können Sie den Fortschritt von etwas überwachen, das bereits erledigt ist, bevor es begonnen hat?
Welche Art von Quantencomputer benötigen Sie?
Quantencomputer gibt es in verschiedenen Geschmacksrichtungen, und ich würde erwarten, dass noch mehr entstehen, wenn die Technologie weiter reift. Je nachdem, was Ihr Unternehmen benötigt, können Sie sich für einen bestimmten Quantencomputertyp entscheiden. Sehen Sie sich die folgenden Variationen an:
Quantenglühen
Quantenglühen eignet sich am besten zur Lösung von Optimierungsproblemen – wie der Optimierung des Verkehrsflusses für jedes einzelne Fahrzeug in einer ganzen Stadt (wie Peking). Dies könnte in Echtzeit durchgeführt werden und jedem einzelnen Auto kontinuierlich Anweisungen geben. Weniger Staus, kürzere Fahrzeiten und weniger Umweltbelastung wären die unmittelbaren Folgen.
Quantensimulationen
Quantensimulationen erforschen spezifische Probleme in der Quantenphysik, die die Kapazität klassischer Systeme übersteigen – wie spezifische pharmazeutische Herausforderungen. Wenn ein neues Medikament mit herkömmlicher Computerleistung entdeckt werden soll, gibt es in den klinischen Studien im Durchschnitt eine Misserfolgsrate von 90 %. Und bis es auf den Markt kommt, belaufen sich die Kosten auf rund 2 Milliarden US-Dollar über einen Zeitraum von zehn Jahren. Ein amerikanisches Unternehmen namens FAR Biotech ist derzeit dabei, „wirkstoffähnliche Moleküle im gesamten chemischen Raum von etwa 1,5 Billionen chemischen Strukturen (einschließlich neuer chemischer Einheiten, bekannter Verbindungen und umfunktionierter Arzneimittel) zu identifizieren und auf die Daten von über 200 Modellen zuzugreifen von menschlichen therapeutischen Targets." All dies wird in einem Bruchteil der Zeit erledigt, die ein klassischer Computer benötigt, um auch nur die ersten Ausfälle zu erreichen. Hier sieht man den Wettbewerbsvorteil wirklich.
Universalquantum
Universelle Quantencomputer sind die leistungsstärksten und am allgemeinsten anwendbaren, bei denen Sie auf jede äußerst komplexe Berechnung abzielen und eine schnelle Lösung erhalten können – hier sucht die künstliche Intelligenz nach einem Schub. Ich könnte mir vorstellen, dass die NASA diese Art von Quantencomputer einsetzen möchte, um die etwa 20.000 größeren Weltraumschrottteile zu verfolgen, die die Erde umkreisen und eine ernsthafte Bedrohung für Raumfahrzeuge darstellen. Es gibt auch etwa 500.000 kleinere Trümmerteile von der Größe einer Murmel oder größer, und es gibt viele Millionen Trümmerteile, die so klein sind, dass sie derzeit nicht verfolgt werden können. Aber ein Quantencomputer hätte die Kapazität dazu.
Ganz vernünftige Antworten
Wie ich bereits sagte, sind unsere aktuellen Computer genau wie ein Sith-Lord – sie handeln mit absoluten Werten in dem Sinne, dass es binär ist: entweder 1 oder 0. Der Quantencomputer kann mit beidem umgehen . Es kann tatsächlich mit allen möglichen Versionen zwischen 1 und 0 gleichzeitig umgehen. Das Ergebnis ist eine Wahrscheinlichkeit, die dann das Zusammenspiel zwischen einem klassischen und einem Quantenspiel zu einer Spielwiese für Missverständnisse macht. Wird das klassische System in der Lage sein, eine Frage zu stellen und im Gegenzug eine Antwort zu akzeptieren, die am wahrscheinlichsten ist ? Ich verstehe, dass IT-Architekten ein viel tieferes Verständnis dafür haben müssen, wie sich diese beiden Welten unterscheiden und welche Bedingungen erforderlich sind, damit diese sehr unterschiedlichen Welten sicher und konsistent interagieren können.
Gemeinsam sicher sein
Vielleicht sind Sie IT-Architekt und machen das Boxen-und-Linien-Design bei der Integration eines Quantencomputers in die bestehende IT-Landschaft und lassen dann die einzelnen Teams die Details aufschlüsseln. Es könnte funktionieren, aber ich schlage vor, dass Sie sich auf einer detaillierteren Ebene engagieren.
Ein Quantencomputer ist wie ein Auto mit einer Million Pferdestärken, das jedes Hindernis geradewegs durchfahren, gleichzeitig fliegen und tauchen kann und außerdem ständig Farbe und Form ändern kann. Versuchen Sie jetzt, das auf eine normale Straße zu bringen und es mit normalen Autos interagieren zu lassen. Natürlich funktioniert dies nicht ohne ein sehr cleveres Design, das beide Parteien voreinander schützt, aber dennoch in der Lage ist, Menschen zwischen verschiedenen Orten zu transportieren.
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Abschluss
Ich war schon oft von IT-Architekten beeindruckt, wenn sie etwas Neues elegant und überzeugend präsentieren. Etwas "Futuristisches" zu entwerfen und zu erklären, aber dennoch einen klaren Weg zu haben, wie man dorthin kommt und warum es Sinn macht, ist das größte Geschenk. Als Systemadministratoren müssen wir Pläne in die Realität umsetzen, aber Quantencomputing geht über das hinaus, was wir derzeit wissen und verstehen. Ein Quantencomputer ist aus jedem Blickwinkel ein anderes Tier, aber die Herausforderung besteht darin, dass er buchstäblich aus allen Blickwinkeln gleichzeitig besteht. Quantum Computing as a Service wird höchstwahrscheinlich der Anfang sein, wie Unternehmen diese Dienste einsetzen werden, aber es auf sichere und nützliche Weise einzurichten, wird eine Herausforderung sein.
Welche Art von Quantencomputer verwendet werden soll, ist ein weiterer herausfordernder Aspekt, ebenso wie wie man ihn mit genügend Daten füttert, um die wahrscheinlichste Antwort zu finden. Wie wir Fragen an einen Quantencomputer stellen, bestimmt, welche Art von Antworten wir erhalten. Die einzige Empfehlung, die ich geben kann, ist:Informieren Sie sich über Quantencomputer, wie sie sich entwickeln, was sie können, wie sie kommunizieren und welche Chancen und Risiken sie haben. Quantencomputer sind jetzt da, und in wenigen Jahren werden sich noch mehr Unternehmen QCaaS zuwenden. Wirst du der Masse folgen oder wirst du führen?