什么是量子金融系统？ [简单概述]
量子金融是经济物理学的一个分支，是一个非正统的跨学科研究领域，涉及应用理论和技术解决经济学中的复杂问题。
将量子技术应用于金融问题——尤其是那些处理非线性动力学、不确定性或随机过程的问题——对于先行者来说非常有益。对市场波动的更快反应、更准确的风险分析以及利用行为数据来提高客户参与度是量子计算在未来几十年可以提供的一些具体优势。
如果您想知道量子金融系统是否真的存在，那么答案是肯定的。对某些人来说，这听起来像是科幻小说，但这是一项非常真实的技术。
事实上，实施量子货币的概念是由研究物理学家斯蒂芬·威斯纳 (Stephen Wiesner) 于 1970 年提出的。然而，它直到1983年才发表，并于2013年发明了一种实用的开发方法（使用半定规划的方法）。
今天，金融量子系统的主要目标是促进资金流动的一致完整性，精确估计金融模型的不确定性，并消除中央银行系统的缺点。
现行金融体系
在过去的 50 年里，金融界发生了很大的变化。不久前，买东西最常见的支付方式是使用现金。现在我们有很多选择。使用借记卡/信用卡或使用智能手机上的应用程序或加密货币钱包付款。选择权在你。
今天，世界上最大的 30 家银行管理的总和超过 55 万亿美元。根据证券业和金融市场协会的数据，全球债券市场规模超过 119 万亿美元，美国市场规模为 46 万亿美元。
在这个复杂的市场中，每秒钟都在进行大量的金融服务活动（从证券定价到风险分析）。每项活动都需要能够评估短期和长期结果。
为此，金融机构利用高级算法和机器学习模型来衡量统计概率。然而，这些模型并不完全准确——我们都看到了 2008 年金融危机期间发生的事情。
目前的技术在很多方面仍然需要成熟才能兑现承诺。因此，几家金融公司正在测试利用量子物理定律以前所未有的速度处理大量数据的新处理器。可能性是无限的。
量子计算有什么帮助？
量子机器可以彻底改变需要巨大计算能力的行业，包括发现新药、增强深度神经网络、模拟金融市场以及开发安全的通信方式（量子互联网）。在本文中，我们重点介绍了量子计算机如何改进当前的金融系统。
银行业、非银行金融公司、对冲基金和其他金融机构处理非常敏感的数据，例如客户交易和合同。这些数据需要在更长时间内保持私密和安全。
大多数银行活动（如证券定价）都涉及高度的计算复杂性。在期权定价的情况下，由于需要对快速变化的市场做出反应，会产生额外的复杂性。
因此，金融机构一直在寻找有效确定股票期权价格的方法，同时保证客户数据的安全。研究表明，量子计算具有解决此类关键财务问题的巨大潜力。
在模拟量子力学和其他算法（例如用于量子搜索的 Grover 算法和用于因子分解的 Shor 算法）时，量子计算机可以轻松胜过经典计算机。
量子计算基础
量子计算机的工作原理基于量子物理学，它表明粒子的某些特性在任何给定时间保持在两种不同的状态，或两种状态的任意组合。与在二元处理系统（0 和 1）上工作的经典计算机不同，量子机器可以同时为 0 和 1，或 0 和 1 的混合。
由于量子系统可以同时以多种状态存在（这种现象称为叠加），它可以执行超出经典超级计算机范围的更复杂的任务。这开启了对巨大计算可能性的探索。
量子计算的结果也不同于它们的二进制对应物。它们是概率性的（而不是确定性的），这意味着即使输入保持不变，输出也可能不同。因此，相同的计算必须进行多次以确保其结果收敛于均值。
虽然经典计算机使用位，但量子信息的基本单位称为量子位（或量子位）。它可以设计为光子、电子或原子核。例子包括光子的极化，其中两种状态可以是“水平极化”和“垂直极化”；或电子的自旋，其中两种状态可以是“向上旋转”和“向下旋转”。
根据量子定律，一个量子位可以同时处于两种状态的相干叠加状态。例如，两量子位量子计算机可能有“00”、“01”、“10”、“11”状态。一台经典计算机需要 4 位才能实现这一点。
类似地，3 个量子位可以与 8 个二进制位相同，4 个量子位与 16 位相同，5 个量子位与 32 位相同，6 个量子位与 64 位相同，依此类推。从这个角度来看，一个 300 量子位的系统可以拥有比宇宙中原子总数更多的状态。即使是最强大的经典超级计算机也无法处理如此大量的数据。
这就是金融机构对量子计算表现出极大兴趣的原因。虽然目前还没有量子机器先进到足以执行经典计算机无法完成的任务，但正在取得巨大进步。
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量子货币系统
在银行的标准模型中，货币被识别为三种不同的形式：商品货币、法定货币和信托货币。
在过去的十年中，我们也看到了加密货币的兴起，但尚未得到广泛认可。这是一个没有任何中央发行或监管机构的数字支付系统。相反，它基于一个称为区块链的分布式公共分类账，记录了货币持有者持有的所有交易。
量子货币让事情更上一层楼。它应用量子密码协议来生成和验证货币。由于无法完美复制任意量子态，因此不可能伪造量子货币。
这个想法在纸面上看起来很棒，但用当前的技术实现是不可行的。这是因为量子货币需要将任意量子态存储在量子存储器中，这是传统计算机存储器的量子力学版本。
尽管多年的研究和实验已经使量子存储器能够存储量子位，但它只能存储很短的时间。世界各地的许多研究机构都在研究新材料，以创造可以保存光携带的量子信息的记忆。
量子金融系统的好处
虽然将传统计算机的功率提高一倍需要大约两倍数量的晶体管来处理一项任务，但量子计算机的功率只需增加一个量子位即可加倍。因此，它可能对先行者显着有益。
量子计算可以让金融机构在未来十年解决非常具体的业务问题并重新设计一些运营流程。
客户定位和预测建模 ：量子计算机特别擅长从复杂的数据结构中发现隐藏的模式、执行分类和准确预测。
欺诈检测 ：由于欺诈和糟糕的服务管理实践，金融机构每年损失 20-450 亿美元的收入。现有的欺诈检测系统并不那么可靠。它们返回 80% 的误报，导致银行业在大部分时间都处于风险之中。
量子计算可能会在打击支付欺诈的斗争中提供明确的优势。源自量子叠加和纠缠的指数速度的力量可以帮助重新评估各种可能的解决方案，以优化欺诈检测算法。
客户管理 ：量子计算可以完美地简化流程，帮助员工打造完美的客户体验。
投资组合管理 ：量子计算具有加速资产定价模型和促进性能改进的潜力。它可以在很短的时间内进行无数次优化计算，而无需使用近似值。
其组合优化能力可以帮助投资者改善投资组合多元化，根据市场状况和最终目标重新平衡投资组合，并有效简化交易结算流程。
量子金融的最新发展
过去10年在量子霸权方面取得的进展证明，量子计算机比任何传统计算机都更有能力解决某些特定问题。
例如，2014 年，来自荷兰的一组研究人员利用量子力学的能力开发了一种防欺诈技术，用于验证几乎不可能被阻止的信用卡/借记卡。
2018年，加拿大研究人员发表了金融衍生品蒙特卡罗定价的量子算法，展示了在量子叠加中创建相关概率分布的方法和通过量子测量提取金融衍生品价格的技术。
2020 年，David Orrell 提出了一种基于量子行走的二项式期权定价模型，可以直接在量子设备上运行。同年，D-Wave 量子计算机被用于解决投资组合优化问题。结果非常有希望：D-Wave 硬件的性能（尽管尺寸有限）可与超高速经典计算机相媲美。
2021年，一批研究人员利用变时间条件数估计和量子线性回归，开发了高频统计套利交易的量子算法。
量子金融的现状与未来
量子计算技术还没有完全成熟。事实上，它的大部分好处和应用仍然是概念性的。因此，整个银行业只剩下两个选择：
- 要么等待技术发展，要么在发现机会或威胁时做出反应。
- 或者开始与量子世界建立联系，确定用例并集成量子安全解决方案。
第二种选择似乎更好。许多投资银行和金融服务控股公司，包括摩根大通、汇丰银行和富国银行，已经开始向量子研究和创新项目投入数百万美元。
大量的研究和工程工作致力于在数据加载和数据数据处理子程序中实现具有显着多项式加速的量子算法。
到目前为止，还没有发明出比经典计算具有指数加速的量子计算的实际应用，但已经提出了许多有前途的模型。
例如，IBM 已设法在其专有的量子计算芯片中装入 127 个量子位。处理器使用多层来承载信号传输线，从而可以精确读出量子位。尽管该技术在经典芯片中很常见，但在量子计算领域却是一个巨大的成就。
预计到 2030 年底，量子计算机将超越经典计算机的能力。包括 IBM 和谷歌在内的科技巨头正在开发可以容纳数百个量子比特的量子机器。 IBM 发布了量子计算机的发展蓝图，其中包括开发 1000 量子位计算机的目标，从而使自己的愿望更加具体。
这将对众多行业，尤其是金融行业产生颠覆性影响。事实上，无论从短期还是长期来看，金融都有望成为第一个受益于量子计算的行业。
然而，未来银行和金融机构中量子计算的进步并非没有挑战。确定量子机器可以有效解决哪些问题，改进界面以提高可访问性，升级基础设施以适应这项技术，并将对此类量子机器的兴趣扩展到医生和数学家精英群体之外——这些是一些挑战这个领域是近期必须要处理的。
总的来说，采用基于量子的解决方案不是一个短期的过程。这不像升级您的软件系统，您只需单击一个按钮即可完成所有工作。这是一个长期的过程，不仅取决于银行业定义问题和调整基础设施的能力，还取决于其将员工和客户纳入这一过程的能力。
常见问题
最流行的量子算法是什么？
量子算法是一个循序渐进的指令，其中每一步都可以在量子计算机上执行。术语“量子”用于那些利用量子计算的一些基本特征的算法，例如量子纠缠或量子叠加。
这些算法可以应用于各个领域，包括搜索和优化、密码学、求解大型系统线性方程以及量子系统的模拟。五种最流行的量子算法是——
- 肖尔算法 :在多项式时间内分解整数
- 格罗弗算法 :可以快速解决非结构化搜索问题
- 西蒙的算法 ：与最佳确定性经典算法相比，以指数方式更快地解决特定问题并使用更少的查询。
- Bernstein–Vazirani 算法 ：开发用于证明复杂性类 BPP 和 BQP 之间的预言机分离。
- Deutsch–Jozsa 算法： 是第一个表明使用量子计算机作为特定问题的计算工具可能是有利的。
量子金融系统何时启动？
量子金融系统时代即将开启。未来十年，量子计算极有可能成为金融领域的主流解决方案之一。
根据 MarketsandMarkets Research 的报告，量子计算市场规模预计将从 2021 年的 4.72 亿美元到 2026 年达到 17.6 亿美元，在预测期内以 30.1% 的复合年增长率增长。预计金融领域早期采用基于量子的技术将推动全球市场的增长。
哪些银行正在投资量子计算？
摩根大通、高盛、花旗集团、三菱金融集团、巴克莱银行、富国银行、法国巴黎银行、汇丰银行和日本邮政银行——他们都向这项技术投入了数百万美元；有些人已经开始试验量子计算应用。
你能投资量子计算吗？
是的，想要押注量子计算技术的投资者有很多机会。许多从事该领域工作的公司都在纽约证券交易所上市。还可以使用量子计算 ETF（defiance 量子 ETF）来更广泛地了解该行业。
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