数据中心能耗挑战 量子运算可望成为解方

数据中心高能耗问题，自十多年前便已成为科技业和政治界高度讨论的话题，引起业界高度重视并积极投入研发可行解决方案。

据Accenture数据显示，全球数据中心每年约产生2亿公吨二氧化碳、消耗全球2%的电力，并预期到2030年将增至8%，成为全球能源资源巨大消耗，也是温室气体排放的主要来源。另据非营利组织Aspen Global Change Institute指出，部分超大型数据中心用电量超过100MW，相当于8万户美国家庭的平均用电量。

包括亚马逊(Amazon)、苹果(Apple)、Google、Meta等科技巨擘也纷纷致力于建置更节能省电减排的数据中心。目前所谓的绿色数据中心主要专注于使用再生能源作为供电或冷却之用，但在大流行疫情爆发后，再生能源较不如过去般受到关注。

除此外，世界卫生组织(WHO)不久前报告指出，气候变迁仍是人类健康面临的最大单一威胁，包括极端气候、食物链断链、疾病传播等。

而上述这些问题，都可望藉由量子运算加以解决。据Venture Beat报导指出，量子运算有助于强化碳固定(carbon fixation)，是生物将二氧化碳转换为有机化合物的过程，最为人所知的即是光合作用；植物会自然形成，但量子电脑可探索合成催化过程，无须进行困难的试错实验，而可以有效模拟替代方案并找到碳固定的有效方法。

当然，基础设备的选择也是数据中心节能减排的关键之一，而量子电脑只需要传统电脑极小比重的能耗就能够更快速的执行部分运算。举例来说，传统数据中心电脑可能使用数十亿个晶体管，但量子电脑可能有数千或数百万的量子位元(qubits)，因此仅需要足以激发或移动这数百万个原子的能源即可，而不须驱动数十亿个晶体管。此外，量子电脑可以并行同步分析海量数据集，但传统电脑则仅能进行序列性的分析。

据美国太空总署(NASA)、Google和Oak Ridge National Lab专家团队研究发现，在处理相同任务时，量子电脑使用的能源仅是传统电脑的0.002%。与此同时，量子运算能协助企业和研究人员解决一些过去无法解决的问题，如发掘新药品、电动车电池创新、电网优化等。

责任编辑：舒能翊