王博:量子金融的应用场景、未来挑战与对策

2024年政府工作报告明确将量子技术纳入未来产业新赛道,并部署创建先导区,标志着其发展已进入国家产业布局顶层设计。中国人民银行在《金融科技发展规划(2022—2025年)》中进一步指明方向,提出探索运用量子技术突破传统算力与算法瓶颈,以提升金融业务效能。“十五五”规划建议中,更明确提出“推动量子科技成为新的经济增长点”,意味着政策重心正从“科研突破”向“产业化应用”和“经济赋能”转变


南开大学金融学院教授王博和南开大学金融学院硕士研究生张一博共同在《北大金融评论》发文表示,量子力学的突破性在于其正在从根本上改变着以经典力学为基础的世界观和增长范式,在这个过程中也必将重塑我们对经济学和金融行为的认知。


本文完整版刊登于《北大金融评论》第26期。


在当前国家政策体系的有力引领下,量子技术与金融业的深度融合正迎来关键战略机遇期。2024 年政府工作报告明确将量子技术纳入未来产业新赛道,并部署创建先导区,标志着其发展已进入国家产业布局顶层设计。中国人民银行在《金融科技发展规划(2022—2025 年)》中进一步指明方向,提出探索运用量子技术突破传统算力与算法瓶颈,以提升金融业务效能。“十五五”规划建议中,更明确提出“推动量子科技成为新的经济增长点”,意味着政策重心正从“科研突破”向“产业化应用”和“经济赋能”转变。对于金融机构而言,量子技术或是至关重要的研究领域。


应用场景



量子技术驱动宏观经济预测革新


精确的宏观经济预测对政策制定至关重要。Alminos采用支持向量回归混沌量子蝙蝠算法、量子玻尔兹曼机等量子技术,对70 GDP 增长率进行预测,准确率高达93%。在金融稳定性方面,Ding利用D-Wave量子计算机探索金融崩溃预测,为评估金融平衡提供了新途径。量子计算由此展现出在金融预测领域的巨大潜力,不仅为宏观经济分析和风险管理提供了创新工具,也有助于金融机构提升市场响应能力,在激烈竞争中建立优势。


量子技术重塑投资组合策略


投资组合优化属于等式约束二次规划问题,旨在固定风险下最大化收益,或固定收益下最小化风险。传统方法在求解此类问题时,常因搜索空间巨大而面临计算瓶颈。量子计算为此提供了新的解决路径,其中量子近似优化算法(QAOA)作为一种变分方法,通过交替执行参数化量子操作来搜索目标函数最优解,显著提升了投资组合优化的效率。此外,量子计算能够融合市场动态、交易成本等实时因素,动态调整资产配置,以实现单位风险下的最佳回报。蒙特利尔银行(BMO)作为金融领域量子计算的先行者,已成功运用量子算法优化投资组合,并大幅缩短了计算时间。


量子技术强化金融欺诈检测


欺诈检测对维护银行客户信任与资产安全至关重要。传统基于规则和统计分析的方法在处理海量交易数据及识别隐蔽欺诈模式时效率有限。量子计算凭借其强大算力,能够快速分析每日巨额交易流,精准筛查可疑活动,实现欺诈行为的事前预警。平安银行LAMBDA 实验室研发的量子神经网络欺诈检测模型,运用图数据分析和社区发现技术,可有效识别复杂洗钱网络和犯罪集团,在欺诈发生前提供快速准确预警,为金融安全提供前沿保障。



量子技术引领量子货币


量子计算的出现还催生了量子货币的概念。这一概念最初由Stephen Wiesner1970 年左右提出,他设想每张钞票由一个经典序列号S n 个无纠缠量子比特的量子态构成,银行将维护一个包含这些量子态的数据库,当客户验证钞票时,银行将对量子态中每个量子比特进行验证。量子货币的提出,是对传统货币防伪技术的一次重大突破。它不仅能够提供更高级别的安全性,还能够在一定程度上解决数字货币的双花问题。随着量子计算技术的发展,量子货币的实现逐渐从理论走向实践。Lutomirski2011 年提出了一种基于扭结不变量理论的公开密钥量子货币方案,Farhi等人2012 年也在此基础上加入了链接图和亚历山大多项式,进一步增强了量子货币的安全性。


量子技术保障金融数据安全


金融行业的通信和数字基础设施建设等领域严重依赖加密技术来保护敏感信息,然而量子计算机的发展对现有加密体系构成严重威胁,攻击者可能利用其拦截并解密支付指令、伪造数字签名或窃取关键信息。而量子安全加密技术如量子密钥分发(QKD)可检测密钥传输过程中的任何窃听行为,实现安全密钥分发;量子随机数生成器(QRNG)则能基于量子噪声产生真随机数,大幅提升加密强度。以美联储Fedwire 系统为例,研究显示量子攻击可能导致年度GDP 下降10%17%


量子计算提升交易执行策略


交易执行优化是金融领域中一个复杂的问题,它需要综合考虑交易规模、交易场所、执行时机和交易顺序等多种因素。金融机构在执行交易时,必须在这些因素之间做出平衡,以确保交易的高效性和成本效益。然而,即便是最先进的经典计算机,在面对众多潜在变量和它们之间可能的排列组合时,也难以计算出最优解。据一份技术公司的报告指出,仅以5000 笔交易为例,为其确定最佳执行顺序的可能性就超过了4.2×1016325 种。量子计算在解决这类问题上展现出巨大潜力,其利用独特的量子叠加和量子纠缠特性,能够同时处理大量可能的解决方案,进而快速识别出最佳的交易顺序、分组和时机。


量子技术催生新的经济理论视角


现有的经典经济学框架都是脱胎于经典物理学。新古典经济学理论基础是一切事物都会回归均衡,而任何偏离均衡的行为都只是暂时的,但真实世界并非如此。David Orrell 在其著作《量子经济学》中提出,也许量子金融最有用的贡献将是我们对金融体系看法的改变——承认事件的不确定性和概率性、寻找主体间的非线性关系,以及整合行为经济学。在量子物理学中,粒子永远不可能完全静止,因为这会违反不确定性原理。量子力学的突破性在于其正在从根本上改变着以经典力学为基础的世界观和增长范式,在这个过程中也必将重塑我们对经济学和金融行为的认知。

本文获国家社科基金重大研究专项(24ZDA044)的资助



······

本文完整版刊登于《北大金融评论》第26期

订阅全年刊或三年刊

享独家优惠

扫码订阅→