Як квантові обчислення впливають на фінансову індустрію?

Як квантові обчислення допомагають фінансовій індустрії?

Квантові комп’ютери (КК) все ще знаходяться на стадії розробки; однак експерименти вже демонструють їхній величезний потенціал у фінансовій індустрії.

За оцінками Всесвітнього економічного форуму з 2022 року, національні уряди інвестували понад 25 мільярдів доларів у дослідження квантових обчислень, а в попередньому році було укладено венчурні угоди на суму понад 1 мільярд доларів. Квантові комп’ютери перебувають на ранніх стадіях розвитку, і існує багато технічних викликів, які необхідно подолати, перш ніж вони стануть зручними інструментами для повсякденного використання.

Проте вони вже продемонстрували величезний потенціал у застосуванні до широкого спектра сфер. КК здатні вирішувати складні математичні задачі експоненційно швидше за класичні комп’ютери, що робить їх ідеальними для виконання складних завдань. Фінансова індустрія є однією з перших, яка тестує цю технологію. Проте військові, фармацевтичні, логістичні та виробничі компанії також експериментують з КК.

Згадані особливості КК можуть мати величезний вплив на майбутнє фінансових послуг. Існує ряд завдань, у яких фінансове прогнозування та фінансове моделювання можуть бути підтримані КК для забезпечення швидших та точніших процесів. Зокрема, оптимізація портфеля, управління ризиками та ціноутворення активів є найбільш обговорюваними прикладами. Проте їхні потенційні переваги та виклики у криптографії роблять важливим для фінансових постачальників послуг постійний моніторинг технології.

Співпраця є ключовою у сфері КК через те, що розвиток технологій і програмного забезпечення відкриває шлях до революції. Найбільші технологічні компанії, такі як IBM, Microsoft, Google та Amazon, ініціюють програми прискорення для експериментів із їхнім апаратним та програмним забезпеченням або хмарними рішеннями.

Goldman Sachs співпрацює з Microsoft Azure Quantum для вивчення використання КК у ціноутворенні. JPMorgan експериментує з квантовими рішеннями для оптимізації та управління ризиками. HSBC оголосив про свою співпрацю з IBM у 2022 році для вивчення використання КК у ціноутворенні, оптимізації портфеля і зниженні ризиків.

Що таке квантові комп’ютери?

Квантові комп’ютери — це нові машини, які можуть виконувати обчислення значно швидше за класичні комп’ютери, базуючись на принципах квантової механіки.

Термін «квантові комп’ютери» стосується нового типу машин, які базуються на принципах квантової механіки. Квантова механіка — це розділ фізики, що описує поведінку матерії та світла на атомному і субатомному рівнях. Найцінніша властивість КК полягає в тому, що вони виконують певні типи обчислень набагато швидше порівняно з класичними комп’ютерами.

Класичні комп’ютери зберігають та обробляють інформацію у вигляді бітів, тоді як КК використовують квантові біти (або кубіти). Біти представляють інформацію в двійковому форматі й можуть мати лише два можливих значення: нуль або одиниця. Усі дані, які проходять через класичний комп’ютер, по суті складаються зі строк нулів і одиниць.

Кубіти, на відміну від цього, можуть існувати в багатьох станах одночасно — ця властивість називається суперпозицією. Це означає, що один кубіт може представляти безліч можливих комбінацій нулів і одиниць; таким чином обробляється набагато більший обсяг інформації, ніж класичний біт.

Інша цікава властивість кубітів — це можливість «заплутаності», коли пари кубітів утворюються так, що зміна стану одного впливає на стан іншого передбачуваним чином. Ця властивість надає КК додаткової потужності. У той час як збільшення кількості бітів у класичному комп’ютері має лінійний ефект на обчислювальну потужність, додавання одного кубіта до квантової машини викликає експоненційне зростання потужності обробки.

Чому так складно впроваджувати квантові комп’ютери у сучасні технології?

Попри великий потенціал КК, необхідно подолати багато складних бар’єрів у цій технології та її застосуванні.

Робота з кубітами є надзвичайно складним науковим завданням, оскільки їх потрібно ізолювати в контрольованому квантовому стані, який є надзвичайно крихким. Найменша зміна у фізичному середовищі (вібрація або температура) може спричинити дисбаланс, що призведе до руйнування суперпозиції. Вимагаються складні превентивні заходи, такі як надохолоджені холодильники, ізоляція або вакуумні камери, щоб захистити систему від втрати рівноваги.

Ще одним аспектом виклику є те, що КК потребують не тільки абсолютно нового апаратного та програмного забезпечення, а й алгоритмічних рішень. У численних статтях обговорюється потенціал КК в машинному навчанні, штучному інтелекті або криптографії. Проте рідше підкреслюється, що це не лише використання КК для запуску алгоритмів, створених для класичних комп’ютерів (з квантовим вдосконаленням), але й створення абсолютно нових алгоритмів, які використовують унікальні властивості КК.

У банківській сфері КК можуть стати переломним моментом завдяки здатності множити швидкість і обсяг обчислень і транзакцій. Однак різні фінансові установи лише починають експериментувати з власними квантовими алгоритмами, і межі їхнього потенціалу досі є нечіткими. Квантові алгоритми — це алгоритми, які використовують унікальні властивості квантових систем, такі як суперпозиція і заплутаність.

Одним із прикладів квантових алгоритмів є алгоритм Ґровера, який можна використовувати для пошуку у великих, неструктурованих базах даних фінансових даних швидше, ніж класичні алгоритми. Наприклад, його можна застосовувати для пошуку конкретних фінансових транзакцій або для виявлення моделей у фінансових даних. Інший приклад — алгоритм Шора, який дозволяє значно швидше факторизувати великі числа, ніж класичні алгоритми.