研究人员探索量子计算加速金融领域解决方案的能力

在接下来的十年中，量子计算机预计将对众多行业领域产生变革性影响，因为它们超越了经典计算机的计算能力。例如，在金融领域，量子计算有一天将被用来加速银行业务、进行金融预测以及分析金融模式和风险。

然而，这项技术仍处于起步阶段。

特拉华大学计算机和信息科学系副教授兼研究生学习和研究副主任伊利亚·萨夫罗(IlyaSafro)是来自工业界、学术界和美国能源部阿贡国家实验室的研究人员团队的一员，该团队最近发表了量子计算和金融入门。

这篇发表在《自然评论物理学》上的论文总结了金融应用量子计算的最新技术，并概述了相对于金融行业使用的经典计算技术的优点和局限性。它还揭示了以这种方式使用量子计算仍需要解决的一些挑战。

这是世界各地和特拉华大学的一个重要话题，该大学是美国首批提供量子科学与工程跨学科研究生学位课程的机构之一。

这项工作由芝加哥量子交易所(CQE)推动，由特拉华大学、阿贡国家实验室、摩根大通和芝加哥大学科学家组成的团队领导，为未来的应用奠定了基础，并强调了跨部门合作的必要性。其他合作伙伴包括FujitsuResearchofAmerica,Inc.和MentenAI。

萨夫罗说，我们的希望是让金融界获得所谓的“实用量子优势”，即流程更快、更准确、更节能。

萨夫罗说：“金融是一个即使是很小的进步也会以美元的形式感受到的领域。”“即使是经济水平上的微小改善也将是非常重要的。例如，它可能会提高整个行业的效率，从而大幅降低成本、提高生产力或更可持续的做法。”

这是金融被认为是量子计算的主要受益者的原因之一。

该团队为不一定是量子计算专家的研究人员编写了这本入门书，将其视为使用量子计算机加速金融领域解决方案的一站式资源。本文讨论了金融和计算交叉领域的三个类别的挑战：优化、机器学习和随机建模。

摩根大通全球技术应用研究主管MarcoPistoia表示：“我们作为来自不同机构的研究人员聚集在一起，以更好地了解金融应用量子计算的最新技术。”“我们希望这一点能够得到更多读者的赞赏。我们的论文可以成为研究人员更好地了解景观的起点，然后更深入地研究他们感兴趣的领域。”

量子计算利用原子级别的物理特征来执行计算，其速度使传统计算望尘莫及。在某些情况下，量子计算机将能够在几分钟内计算出超级计算机需要运行一万年的时间。

该报告的合著者之一、阿贡国家实验室科学家尤里·阿列克谢耶夫(YuriAlexeev)表示：“量子计算的优势绝对是巨大的。”“我们正在谈论解决某些问题的潜在加速数百万倍。”

金融专家感兴趣的正是超音速的优势。

“在金融界，时间和准确性至关重要，”阿列克谢耶夫说。“快速获得解决方案可以带来巨大的好处。”

这可以适用于从改进投资组合管理到优化投资策略再到促进信用卡欺诈的快速检测等各个方面。

“所有这些问题听起来都很笼统，但事实上，它们都是数学问题。而且，其中许多都是数学优化问题，”萨夫罗说，他的专长是量子计算、机器学习和人工智能系统的算法和模型。专注于自然语言处理。

本文讨论的三类挑战——优化、机器学习和随机建模——处于金融和计算的交叉点。

优化是指快速获得问题最佳解决方案的方法。例如，金融公司可以使用量子计算机快速选择资产，以最小的风险为客户的投资提供最大的回报。

第二类，机器学习，已经成为许多金融机构工具包的一部分。在机器学习中，计算机利用大量数据集来预测各种行为，例如股票市场的模式。将量子算法与机器学习相结合可以大大加快这些预测的速度。

第三类是随机建模，在整个科学领域用于预测疾病的传播、化学反应的演变或天气模式。数学技术通过对变量进行随机更改并观察过程如何响应这些变化来对复杂过程进行建模。

例如，该方法在金融领域用于描述股票价格和利率的演变。借助量子计算的力量，随机建模可以提供更快、更准确的市场预测。

Safro表示，让该领域的领域和正在进行的研究令人兴奋的原因之一就是未知。

“目前，我们确信没有一种特定的量子技术会占领市场，”他说。

这意味着多种量子技术和供应商必须竞相扩大量子硬件的规模，使其更强大、更可靠、更容易在科学研究和各行业的实际应用中广泛使用。

“一旦研究人员在其中一项技术中展示了量子计算设备的实际可扩展性，我们将获得一个准确的路线图，说明如何构建越来越大的量子计算机来解决非常大的现实世界问题，以及如何将它们与经典超级计算机混合。”萨夫罗继续说道。

“随着这一字面意义上的突破，我认为量子计算领域的就业机会数量将呈爆炸式增长，类似于我们今天在人工智能领域看到的情况。”