下面的文章索菲亚马金融,高级工程师

量子计算是一个前沿的研究领域,利用量子力学的原则来执行复杂计算指数的速度比经典计算机,在各种行业控股巨大承诺解决问题。金融业一直是那些早期的兴趣之一。的释放量子计算支持包金宝app在MATLAB的最新版本,我们在MathWorks想概述量子计算的投资组合优化的MATLAB。

这篇文章的提纲:

1. 揭秘量子计算:短暂的旅程到量子计算的基本概念和发展,对于理解其巨大潜力奠定了基础。
2. 一个量子飞跃在投资组合优化:深入研究量子计算一个现实的例子,演示了如何可以改变投资组合优化,带来前所未有的速度和效率。
3. 深潜水:扩大你的量子知识:策划的集合资源的吸引了量子计算及其应用在金融投资组合优化,鼓励进一步的探索和学习。

揭秘量子计算

介绍

量子计算站将彻底改变许多行业,不仅是金融。特别是,它承诺改变我们优化投资组合的方式,提供更快解决更复杂的问题的能力和优质的结果。

这场技术革命的核心是量子计算处理的潜力更大、更复杂的计算以前所未有的速度。量子计算机利用量子位,或“量子位,”的基本构建块。叠加和纠缠,固有的量子位,同时启用多个州的代表和操纵,导致成倍增长更快的信息处理和计算能力提高。这个内在并行性允许量子计算机处理大量信息成倍增长速度比经典同行。

实际上,这表明任务需要传统计算机年甚至几个世纪来完成量子机器上可以在短短几秒内执行,强调以下图表:

这个图表突显出量子计算机可以执行的问题在传统的一小部分时间计算

在金融市场领域,这种类型的分析和优化计算能力可能意味着庞大和多元化的投资组合所需的时间目前的一小部分,允许近实时调整以应对市场变化。因此,量子计算真正代表一个新边疆优化投资组合,承诺前所未有的速度,精度和效率。

量子计算的关键优势是什么?

量子计算的主要优势在于它的纯粹速度和效率。通过利用量子现象如叠加和纠缠,量子计算机能够处理的信息的方式仅仅是超越经典计算机的功能。

量子传统计算比较

让我们开始我们的旅程,量子计算通过比较它与传统计算。的差异变得明显从基础层面——计算的基本单位。

量子比特而不是比特

在传统的计算中,信息存储在二进制的位”。每一位就像一个小开关,可以在两个位置之一,由0或1。整个数码世界,从操作系统运行你的电脑屏幕上的图像,从根本上简化为这些二进制位的组合。

量子计算的情况与此相反,信息在哪里举行的量子比特”。量子位,简称“量子比特”,类似于一个普通一点的转折——它可以存在不仅在一个国家代表0或1,也代表0和1两个州同时,由于量子现象称为叠加。这个功能让量子计算机多维优势,原因是他们可以同时处理大量的信息。

量子计算机和亚原子粒子:

你可以想象单量子位的状态在MATLAB:布洛赫球面

可视化状态单量子位的布洛赫球体

情节任何一个量子位的量子态布洛赫球体,使用plotBlochSphere函数(提供的辅助函数这个文档页面的部分)。此函数将一个复杂的矢量表示的概率振幅的两个元素∣0⟩和∣1⟩州。

例如,绘制∣0⟩州的布洛赫球体。

叠加和纠缠

怎么两个量子比特纠缠?下面的推导,我们可以看到两个量子位元成为纠缠通过共享相同的国家无论多远。一旦一个量子位的状态测量,其他结算状态的确定。

因此,量子计算有不同权力扩展相比传统的计算。与传统的计算,提高计算能力通常遵循线性发展。每增加一个添加到一个经典的计算机,其计算能力成正比。另一方面,量子计算机利用一种叫量子纠缠的量子力学原理,使量子计算机正以指数速度增加其计算能力与每个额外的量子位。

的应用程序这两种类型的计算可能也有着显著的差别。传统的计算是适合日常任务需要低错误率,如浏览互联网,字(词)处理技术中,或控制智能家居设备。另一方面,量子计算照耀在应用到更高级的任务,需要处理庞大的数据集或运行复杂的模拟。这些任务包括但不限于,运行模拟化学或药物试验,分析大量的数据机器学习,创建节能电池。

而传统计算继续有效地满足我们的日常需要,量子计算,以其多维、指数的力量,准备解决复杂的、大规模的问题仍然是经典的机器。

Gate-based量子计算

Gate-based量子计算,该方法目前可行的在现有的硬件,围绕量子电路的概念和算法。在这个模型中,量子位使用一系列量子门,操纵是量子电路的基本构建块。这些量子门有点类似于经典逻辑门计算但主要区别——他们可以创建纠缠和叠加,基本量子态,量子计算机自己的权力。量子计算算法gate-based代表一组指令,规定这些量子门量子比特的应用。在这些算法中,肖和Grover的一些最著名的,提供潜在的加速的任务分解和搜索操作。

投资组合优化的飞跃

在金融投资组合优化中的应用

当我们把我们的注意力转向了量子计算金融的影响,这是特别有趣的检查在投资组合优化其潜在的作用。在深入研究量子计算如何彻底改变这个领域,让我们花一些时间来了解投资组合优化。

投资组合优化是一个数学框架中使用财务确定最好的一组潜在的投资组合。在不同的金融工具的目的是分配投资的方式回报最大化和最小化风险。这需要仔细分析各种参数如预期收益、方差和协方差的资产回报。从本质上说,艾滋病的投资者投资组合优化数据驱动,战略投资决策,从而最大化经济利益而管理潜在的风险。

尽管其重要的角色在金融领域,传统的投资组合优化面临一些主要的方法挑战。一位著名的障碍是计算复杂度。经典计算机解决优化问题的一步一个脚印,并作为投资组合中的资产数量的增加,可能的组合和计算的复杂性呈指数增加。这可能导致棘手的问题,需要大量的计算时间和资源。

第二个重大挑战可伸缩性。经典投资组合优化方法难以有效地增加投资组合规模大小。随着资产数量的增加,传统的方法往往经验性能下降所需的巨大的计算资源来处理大型数据集。这可伸缩性问题限制的适用性经典投资组合优化,特别是大型的、复杂的投资组合。

而传统的投资组合优化方法适用到目前为止,他们不是没有局限性。计算复杂度和有限的可扩展性带来严峻挑战,特别是当我们处理越来越大,多样化的投资组合。这正是量子计算的挑战,以其卓越的速度和处理复杂问题的能力,承诺要克服。我们会看到,量子计算金融的出现很可能预示着一个投资组合优化的新时代。

量子投资组合优化的好处

掌握的经典方法面临的挑战在投资组合优化,我们现在可以更好的欣赏显著的好处带来的量子计算到这个领域的公司。

量子计算的关键优势在于其内在的属性并行性和干扰。量子并行性,来源于量子位的叠加,允许量子计算机同时探索多种可能的解决方案。金宝搏官方网站这是特别有利于投资组合优化,通常需要一个搜索潜在的资产组合。通过一个巨大的空间此外,量子干涉,另一个基本量子力学性能,可以用于指导计算资源向最有前途的解决方案,从而提高搜索的效率。金宝搏官方网站

此外,一种新的量子激发算法,所通常基于原则量子哈密顿力学提供了新的方法来处理复杂的优化任务。这些算法利用量子力学的原理来提高计算速度和效率,甚至经典计算机上。

在量子领域投资组合优化,一些算法已经出现了。例如,变分量子Eigensolver (VQE)和量子近似优化算法(QAOA)是两个著名的量子算法应用到金融投资组合优化的例子。这些算法利用量子计算机的计算能力来解决棘手的古典电脑的优化问题。

量子投资组合优化的好处是多方面的。最直接的好处是速度。量子计算机,能够同时处理大量的数据,可以大大减少花费的时间来优化投资组合。反过来,这可能导致更多的及时的投资决策和策略。

此外,量子投资组合优化提供了潜在的更大的准确性。通过管理相关的计算复杂性大,量子算法多样化的投资组合,可以产生的解决方案,更好地反映真正的最优投资组合。金宝搏官方网站

最后,量子计算的应用程序投资组合优化提供了前所未有的灵活性。随着金融市场变得越来越复杂,适应能力和规模和发展中的市场环境变得至关重要。量子计算,异常处理能力,提供了急需的灵活性。

量子组合优化,授权的无与伦比的量子计算机的处理能力,提供了潜在的更快,更准确,和高度适应性解决方案。金宝搏官方网站这种创新方法持有承诺改变我们导航和优化投资组合的方式,进入了一个新时代的量子金融。

在MATLAB这是什么样子?

下面的例子提供了一个预览一个模拟的变分量子Eigensolver常规使用条件风险价值的聚合函数。我们的目标是展示如何设置问题,并使用MATLAB模拟。

下载示例代码在这里

问题定义:

给定一组对应的资产预期收益和协方差,以及一个风险因素和预算,我们寻求一个子集的资产,这样生成的加权均值-方差最大化。

VQE-CVaR参数:

减少编译开销,使用一个拟设尊重原生门Aspen-M-3设备的设置和连接

在本地机器上模拟量子Eigensolver变分

优化的目标函数需要的角度和模拟迭代VQE-CVaR例行公事。

最终的电路量子硬件上运行

Aspen-M-3设备上运行优化的拟设电路通过亚马逊提供输入。

最后两块显示,14种不同的投资组合选择,组合“1101”返回概率最高的最优解。

深潜水:扩大你的量子知识最高形式的

当我们深入研究量子计算的激动人心的世界及其潜在的应用在金融领域,它总是有助于进一步扩大我们的知识基础和探索。这里有一些优秀的资源,可以提高你对量子计算的理解。

一个很好的起点是一篇题为“量子计算:定义、如何使用,和例子“Investopedia。这件作品提供了一个全面的概述量子计算,它的各种应用程序跨部门和具体的例子来帮助你掌握的核心概念。这个友好的向导是任何人都渴望探索世界的必读的量子计算。

对于那些有兴趣深入研究量子计算的实用方面,Mathworks.com提供了一个广泛的资源通过“量子计算与MATLAB”页面。这个资源提供了深刻的教程和向导,允许您使用MATLAB实验和量子算法。量子计算的文档MathWorks是另一个很好的参考,提供深入的理解量子计算机是如何工作的,完整的和说明性的例子和有用的链接。

对于读者想要探索一些量子计算的实际应用,我想分享一些来自我自己的工作和其他的项目的例子。你可以访问这GitHub库,我分享了我的“PortOpt”项目,量子计算原则适用于投资组合优化。这将给你一个实际的例子,如何实现量子算法来解决实际问题。

最后,量子支持包金宝app是一个宝库的例子展示各种量子计算应用程序。这是一个杰出的资源如果你想理解量子计算的广泛的使用在不同的行业。

总之,当我们探索量子计算和组合优化只触及表面,这些资源提供了很好的起点更深层次的学习。量子计算是一个快速发展的领域,保持通知和更新是利用其潜能的关键。