2024金融行业量子计算.docx

金融行业量子计算

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目

目录

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目录目录 i

目录

图表目录 iii

光子盒简介 iv

声明 v

序言 vi

第一章介绍 1

第二章量子计算技术简介 2

量子计算机的运行原理及其优势 2

量子计算机的构成要素 5

关键的量子计算机科学概念 8

基本挑战 10

基本构建模块和系统的现状 12

第三章量子计算如何改变世界 14

量子霸权竞赛 14

竞争架构 17

产业结构与主要参与者 19

第一代潜在的量子计算应用 31

可能被颠覆的行业 33

量子计算如何改变金融 35

金融中可以解决的计算问题 36

交易、投资组合和其他优化应用 40

值得关注的案例研究和概念证明 41

第四章量子计算的未来发展 46

达到的里程碑及其预示 46

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部分与全面解决方案的合理时间表 48

第一波和第二波金融应用 52

结论和建议 53

注释 55

图表目录

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图目录

图表目录图1 量子计算机堆栈 6

图表目录

图2 谷歌“悬铃木”54量子比特处理器 14

图3 2019年量子计算用例贡献排名，金融行业以28例位列第一 34

图4 IBM量子计算发展路线图 49

图5 霍尼韦尔量子计算发展路线图 50

图6 IonQ量子计算发展路线图 50

图7 量子计算全球市场规模预测（单位：亿美元） 52

表目录

表1 量子比特技术和主要支持者 18

表2 量子计算在不同阶段对金融的预期影响 52

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序言

序言量子计算机（QuantumComputer，QC）的运行方式与经典计算机完全不同。由于叠加和纠缠的量子效应，量子比特（或量子位）可以采用复数表示非二进制状态。这有助于解决经典计算机无法解决的数学问题，因为经典计算机需要按顺序计算数字的组合或排列。

序言

量子计算机的这种能力使得它们特别擅长解决优化问题，尤其是只有在尝试了大量可能的组合后才能找到最佳组合的问题。金融中的几个重要问题本质上都是这类优化问题，如投资组合优化、资产定价、信用评分和蒙特卡罗风险分析。据估计，经典计算机对大型投资组合进行风险评估需要一夜甚至几天的时间，未来有一天可以通过全尺寸量子计算机实时完成。这就是金融业对量子解决方案有浓厚兴趣的原因。

量子计算机的计算能力随着量子比特数量的增加呈指数增长。量子计算路线图通过量子比特的数量或其他竞争指标来表明这些机器的能力正在不断提高，并为量子霸权（即量子计算机超越经典超级计算机的时点）设定了一些阈值。但在量子计算机大规模商业化之前，仍有许多巨大的技术挑战，尤其是稳定性和纠错方面的挑战。

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然而，量子软件，即在经典计算机上运行的、基于量子原理重构数学问题的新算法，已经出现了。一些量子的解决方案目前专注于投资组合优化问题，并且在不久的将来会被金融资产管理行业采用。

虽然当前可用的量子计算机体积较大，且有噪声，但也可用于投资组合优化解决方案。用于资产组合优化（例如股票选择）的混合或全量子解决方案的早期概念验证（POC）已经得到了令人振奋的结果。许多金融领域的大公司已经在投资量子，或者至少已经与技术提供商合作研究应用场景。花费很长时间才能在该领域获得经验的金融服务公司有被甩在后面的风险。

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第一章介绍第一章介绍

第一章

介绍

量子计算利用了量子力学，即亚原子水平上基本粒子的特性和行为。量子计算的目标是构建硬件并开发合适的算法，以优于经典计算机（信息时代随处可见的数字计算机）的方式处理信息。

量子计算机的基本要素早在20世纪80年代初就已被提出，但最近随着几家大型老牌公司和初创公司研发量子计算硬件，这一领域的工作才开始加速。目前已有围绕硬件提供商的更大的软件平台和解决方案提供商生态系统。联盟和伙伴关系等合作模式在该系统中很常见。许多大学都参与其中，而政府也在支持量子计算研究。

量子计算作为一个典型的新兴行业，它的标准和指标仍在不断变化中。相互竞争的架构利用不同的机制和量子原理的实现，争夺技术优势和投资资金。几乎每天都有新突破的宣布，这使得区分炒作与实际进展非常重要。

本报告试图解释量子计算的基本原理和争夺量子霸权的竞争技术，进而揭开量子计算技术的神秘面纱。本报告首先简要介绍量子计算基础原理，其次概述了当