2024金融行業(yè)量子計算

目 圖表目 光子盒簡 聲 序 第一章介 第二章量子計算技術簡 量子計算機的運行原理及其優(yōu) 量子計算機的構成要 關鍵的量子計算機科學概 基本挑 基本構建模塊和系統(tǒng)的現(xiàn) 第三章量子計算如何改變世 量子霸權競 競爭架 產(chǎn)業(yè)結構與主要參與 第一代潛在的量子計算應 可能被顛覆的行 量子計算如何改變金 金融中可以解決的計算問 交易、投資組合和其他優(yōu)化應 值得關注的案例研究和概念證 第四章量子計算的未來發(fā) 達到的里程碑及其預 部分與全面解決方案的合理時間 第一波和第二波金融應 結論和建 注 圖 量子計算機堆 圖 谷歌“懸鈴木”54量子比特處理 圖 2019年量子計算用例貢獻排名，金融行業(yè)以28例位列第 圖 IBM量子計算發(fā)展路線 圖 霍尼韋爾量子計算發(fā)展路線 圖 IonQ量子計算發(fā)展路線 圖 量子計算全球市場規(guī)模預測（單位：億美元 表 量子比特技術和主要支持 表 量子計算在不同階段對金融的預期影 第一章介 第二章量子計算技術簡 01——[1馮·諾伊曼發(fā)明的長期計算機科學范式中實現(xiàn)。經(jīng)典計算機通過打開和關閉數(shù)十n個晶體2n201019比特，1024（在計算機中更為常見的錯誤與軟件和機械相關。）20世紀中期模擬計算機的真空管|1>狀態(tài)時，101024個基態(tài)的疊加狀態(tài)。信息。所以，416個經(jīng)典比特，這聽起來可能不是一個很大1665,536個經(jīng)典比特，300個量比特子所包含即使有很多量子比特，信息存儲的規(guī)模也不會比經(jīng)典比特有所提高：10量子比量子計算機不會取代經(jīng)典計算機。一個主要原因是量子計算機無法運行嘗試了大量可能的組合或排列后才能找到最佳組合）1旋狀態(tài)是由量子力學波函數(shù)描述的。而這個波函數(shù)涉及兩個復數(shù)：αβ（名為1。64個連續(xù)變量來描述這種狀態(tài)，量子計算機在計算過程因此，在疊加狀態(tài)下，每個可能的比特串(在本例中，26=64個不同的字符串)都可以組合。疊加中的每個比特串都有一個獨立的復數(shù)系數(shù)，包括幅度(A)64比特（位），RichardFeynman1981年Shor算法，對量子計算具Shor10dd3。Shor學問題，而經(jīng)典計算機只能在指數(shù)時間內(nèi)解決。[8]因此，Shor算法可以證明量Shor算Grover算法，即一種在無序數(shù)據(jù)庫中查算法只需要√N步。這個算法也可以適用于優(yōu)化問題。伊辛機（Isingmachine）是一種非電路替代方案，專門用于優(yōu)化問題。在伊路線）[10]映射到一組有代表性的自旋中，并定義自旋如何相互影響。這個數(shù)字大于宇宙中亞原子粒子的數(shù)量：“連續(xù)參數(shù)，這些參數(shù)大于可觀測宇宙中亞原子粒子的數(shù)量?！比绾慰刂?0300個00.5V，這仍將正確指示二進制0110-24焦耳（X射線光子能量的十億分之一）。糾兩年前DyakonovRichardVersluis，他是荷蘭量子計QuTech的系統(tǒng)架構師。Versluis承認控制量子計算機并確保其狀態(tài)去了糾纏和它們包含的信息）。Versluis繼續(xù)定義了一個他認為可以勝任這項任(QPU)Versluis也不得不承認，量子糾錯可以解決基本的退相干問題，但代10010,000另一個優(yōu)勢是迫使硬件制造商致力于構建具有較高正常運行時間百分比的量子計算機，以確保云的持續(xù)可用性。SDK會不斷更新。工業(yè)工程師花了一兩代人的時間來學習如何正確使用電力來代替工廠中的蒸汽第三章量子計算如何改變世 201910月就使用了量子霸權這個詞，當時它在博客和《自10,000年才能完成。在未來的某個時候，真正的量子霸2”5450個或更多量子比特的量子計算機就可以演示IBM2017年制定了量子體積（QV）的概念。更大的子比特的數(shù)量、量子比特的連通性、門保真度、串擾和電路編譯效率。2020年末，IonQ5400萬。在此之前，霍尼韋爾的7128，第二高的是IBM2764。20217月，霍尼韋爾聲稱的經(jīng)典算法來完成這項工作？”量子計算的出現(xiàn)可能會推動和激發(fā)經(jīng)典計算算在歐盟，歐盟委員會成立了量子旗艦（QuantumFlagship）作為一項為期十與教育多學科中心、能源部研究中心和國家量子信息科學研究中心。NIST通過中心（QuICS）NIST和馬里蘭大學的另一個合作伙伴，專門推進量子計算科1001234,000203010億2019200秒內(nèi)執(zhí)行了一個特定計算，而這需60GPU5天的時間內(nèi)就完成了同一2021623011QuantumCircuitsInc.、 離子阱量子計算機的工作原理是捕獲離子[12]電場并將它們固定在適當?shù)奈悔辶孔颖忍鼐哂懈L的相干時間，可以在輕微冷卻的情況下運行，但需要高195真空、激光和光學系統(tǒng)、射頻和微波技術以及相干電子控制器。中性原子類似于離子阱，但不使用電離電荷來保持量子比特的位置，而是使鑷子 Computing硅量子比特英特爾、本源量子、 IBMRigettiIonQD-Wave制造和銷售專門用于量子10x7x10英尺（xx高）的5,0002,000個量子比特。該公司聲稱它可以解決Wave被迫進行了一輪代價高昂的再融資，導致幾名長期投資者的股票貶值。谷歌：谷歌（AlphabetInc.）2019年秋季宣布他們的量子計算機已經(jīng)實現(xiàn)54量子比特的“懸鈴木”SystemModelH1。該量子計算機最初版本12（1024SystemQuantumZapataComputing和劍橋量子計算公司等特定的渠道合作伙伴直IBM：IBM是為數(shù)不多的經(jīng)典大型計算機制造商之一。IBM量子系統(tǒng)以超IBM支持開源軟件工具的長期戰(zhàn)略是一致的。摩根大IBMQuantumNetwork的創(chuàng)始成員。Ridge將量子比特控制帶入了量子制冷機——盡可能接近量子比特本身，并將量QuTech。最近，HorseRidge（已升級至第二代）控制多個量子比特。IonQIonQ2023年之前部署足夠小的機架式模32量子比特計算機私人測試版，還有兩臺下一代計算機也在開比特，并且還致力于能夠在未來進行中間電路測量的能力。IonQ的投資者包括20億美元。NEC2020D-Wave合作開展量子計算開發(fā)項目。最近，它與奧地利的量子計算初創(chuàng)公司ParityQC建立了合作伙伴關系，以開發(fā)量子退火解決方案。NEC將把這項技術與自己的超導參量量2023年建造量子退火機。NEC的主要應用是金融投資PsiQuantum這家硅谷初創(chuàng)公司正在開發(fā)大規(guī)模線性光學量子計算機(LOQC)100萬個量子比特。該公司認為，光子技術是獲得大量量子比Blackrock。資助。SQC正在建立一個基于施主（donor）自旋量子比特技術的量子計算機，CBA1400萬美元?？钯Y助。Xanadu認為光子學為實現(xiàn)通用容錯量子計算提供了最可行的方法。該8、1224量子模式國盾量子：ezQTMEngine超導量子計算操控系統(tǒng)是國盾量子聯(lián)合中國科學ezQTMEngine設備快速開展實驗。類似技術已經(jīng)成功應用到中國首臺云端超導量子計從中受益。20217月，啟科量子在其新品發(fā)布會上發(fā)布了分布式離子阱量子AbaQ-1工程機。（NMR素，并且操控簡單。20211月，量旋科技宣布啟動研制超導量子計算機。力需求。20216766562.0144113個光子，進一步擴大量子計算機的優(yōu)勢。2018年發(fā)表的一篇確認馬約拉納粒子30年。遜，來自加拿大-Multiverse的平臺由于專注于金融應用而與金AzureXanadu的云上提供。阿里云：20152017年合作推出了量子計算云服務。阿里云量子Braket提供對其他公司的多種量子計算機的D-Wave的基于超導量子比特的量子退火技術。百度：2018年成立了量子計算研究所，專注于搭建人工智能與量子劍橋量子計算公司（CQC）：CQC致力于化學、機器學習、網(wǎng)絡安全和金t|ket>0.7版，該版本取NP-hardD-Wave合作，它提供了從量子Quantum：AzureQuantum是一套完整的公共云生態(tài)量子解決開發(fā)程序。微軟的開源量子開發(fā)工具包(QDK)Q#語言開發(fā)新算法，Q#QDKGitHubQ#庫和示例程序。微軟的主要合作伙伴是霍尼韋爾、IonQ、QuantumCircuitsInc.、MultiverseRigetti是合作伙伴。QuantumComputingInc.（QCI）：QCI是一家為量子計算開發(fā)平臺無關軟件的初創(chuàng)公司。其名為Qatalyst（此前稱作Mukai）的平臺使用戶能夠在經(jīng)典計算機上使用量子啟發(fā)方法和在量子計算機上使用量子就緒方法。Qatalyst平臺NP-hardNP-hard的問題，從而得到最優(yōu)投資組合配置。QCI聲稱，QAA可以在經(jīng)典計算機上為復雜的金融資產(chǎn)分配問題快速計算最優(yōu)或接近最優(yōu)AzureQuantum生態(tài)系統(tǒng)。因此，SBMAzureQuantumAzureGPU資源。SBM2025年之前推出一項量子加密服務。傳統(tǒng)密碼依賴于分解非常大的數(shù)字ZapataComputing：ZapataOrquestra，Zapata的投資者。華為：201810HiQHiQ云服務Fermion量子軟件定制服務，提供從硬件層到應用層的全棧式服務。20209月，本源1214比特核磁共振量子計算機。昆峰量子：2019930日，昆峰量子發(fā)布了“昆岡”量子計算（模擬1.02.01990年代初以來，美國國家標準與技術研究院(NIST)一直處于量子計算博爾德分校)和聯(lián)合量子研究所(JQI)(NIST、馬里蘭大學和物理科學實驗室合作成立)。擁有量子計算研究小組的大學名單越來越長。根據(jù)一份最近由theQuantumDaily12的大學量子計算研究組織是：Oxford馬里蘭大學聯(lián)合量子研究所中國科學技術大學（USTC）芝加哥大學的芝加哥量子交易所QuantumInformation&一些主要的量子計算合作伙伴和聯(lián)盟包括微軟量子網(wǎng)絡(MicrosoftQuantumNetwork)：微軟(Azure云服務)與霍尼韋爾量子解決方案公司(硬件)IonQ公司(硬件)QuantumCircuitsInc(硬件)、IBMQuantumNetwork：IBM硬件(20多臺量子計算機)與包括三星、摩根150多個參與組織合作。ZapataCQCCQCD-WaveMultiverse、NECAzureQuantum(微軟)1QbitNEASQC（量子計算的下一個應用）：NISQ量子計算聯(lián)盟。匯“對于優(yōu)化問題特別有用——這涉及篩選通過大量的可能性來找到最佳或高效的解——這些”Aure可以實illisowstson(一家全球咨詢、經(jīng)和金融服務公司Ally金融服務和投資領域發(fā)揮作用。Qatalyst軟件也是量子就緒的，因此在真正的量子計算機可用時就可以使用。100Annealer2018年的波士頓咨詢公司一項分析確定了量子計算在五個主要領域的未來AI改進的診斷能力（MRI）1002816先進制造業(yè)（包括航空航天和汽車），1132019282021年初，福布斯報道稱，領先的量子計算概念證明（POC）是人工智能/20銀行賬戶的人，減少每年因欺詐/400億美元損失，并DavidOrrell在一本同名書中創(chuàng)造了“量子經(jīng)濟學”一詞，他在書中闡述了他Orrell所說：模擬和定價。目前蒙特卡羅(MonteCarlo)模擬的運行可能需要數(shù)天或數(shù)周IBMQuantumIBM已經(jīng)在這些領域開發(fā)··投資/··交易和投資的趨勢/····ALCO/ALM···保險功能選擇（自動·····28個用例（這是分析的所有行業(yè)中最多的），而且中期和長期的潛在價20年代初開始從混合經(jīng)典-FitchSolutions2050BBACixaBnk風險管理和摩根大通資BBAixaBnk、澳大利亞聯(lián)邦銀行、國民西敏寺銀行集團、野村證券、蘇格蘭皇家銀行、豐業(yè)銀行、渣打銀行、瑞銀集團和富國銀行。Zapata的研究人員提出了量子增強優(yōu)化器（QEO），這是一種不依賴目標函NP-hard優(yōu)化問題，并一直在尋求一種具有高度經(jīng)驗的方法來解決這些問題。對到解，但不知道是否最優(yōu)。（PNP問題之間的區(qū)別是理論上的。D-Wave的絕熱量子計算（AQC）AQC在多項式上等效于門AQC平臺上運行。D-Wave的量子計算機上運行的量子軟件公司Multiverse的首席技術官SamMugel在D-Wave硬件上運行其NP-hard而沒有找到最優(yōu)解的經(jīng)典方法時，通常會出現(xiàn)這種情況。通巴克萊銀行2017IBM的量子云上運行程序。例如，他們與IBM合作開發(fā)了一種可用于證券交易結算的BBVA與西班牙高級科學研究委員會（CSIC）、埃森哲、富士通、ZapataComputingMultiverse資組合優(yōu)化。BBVACarlosKuchkovky表示：“盡管這項25年內(nèi)實現(xiàn)?！弊咏苾?yōu)化算法（QAOA）應用于投資組合再平衡。CBARigetti使用了模擬GloFund利用基于云的量子計算以更快的速度、最佳方式重新平衡投資組合。GloFund聲稱，量子計算允許它在重新平衡其投資組合時考慮更多限制（例GloFund能夠全面解決投資組合優(yōu)化問題，并進行高級市場模擬。GloFund的投資組合經(jīng)理能夠同時處理更多的投資組合，高盛QCWare摩根大通和IBM使用振幅估計測試了一種在基于門的量子計算機上為期權摩根大通（JPMorganChase）也嘗試了霍尼韋爾的離子阱量子計算機，以中國建設銀行2020年與本源量子簽署金融產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。20212月，建信金科和本源量子聯(lián)合發(fā)布共同研發(fā)的300倍，準確度甚至更高。Natwest還相信這個過程降低了人為失1500億美元的高質量流動資產(chǎn)投資組合的構成。該銀行正在調(diào)查哪些JohnStewart認為，蘇格蘭皇家銀行在使用量子計算方面領先于競爭對手“18至20211月，Multiverse確認其客戶蒙特利爾銀行和豐業(yè)銀行正在研究交易早些時候，D-Wave披露，班基亞銀行、MultiverseD-Wave合作解決了動NP-hard問題——在考慮交易成本和其他可能約束的情況下，舞：該算法找到了一組在15%的波動率下可以提供60%回報的資產(chǎn)[18]。MultiverseD-Wave47項資產(chǎn)的投資組合優(yōu)Multiverse的競爭對手芝加哥量子公司也做了類似的工作，去年，芝加哥量40只[19]60只[20]美國股票進行投資組合優(yōu)第四章量子計算的未來發(fā) 201954量子比特“懸鈴木”量子計20012020IBM203010020231121個量子比特的系統(tǒng)中獲得量子優(yōu)勢。霍尼韋爾量子解決方案提出量子體積（QV）10倍（H1系統(tǒng)：1024QV；2025年：65QV）IonQ32400萬量子體積，22個算法量子比特（IonQ提出的概念，指的是有效量子比特）。中國科學技術大學證明其量子計算機可以進行高斯玻色取樣（2002.01132-32024年左右，但隨著技術的知識產(chǎn)權(IP)20022004IBM20209月，IBM100萬個量子比特甚至更多。2021年，IBM將發(fā)布代號為“Eagle”的IBM所謂的量子優(yōu)勢，在量子優(yōu)勢下，其量子計算