تعاون بنك HSBC مع مطور البرمجيات الوسيطة الكمومية Haiqu وفريق من الباحثين الأكاديميين لإيجاد طريقة فعالة لتشغيل النماذج المالية على أجهزة الحوسبة الكمومية المتاحة تجاريًا. نشر بحث مشترك في أبحاث المراجعة البدنية ناقش طريقة لترميز التوزيعات الاحتمالية في العالم الحقيقي إلى دوائر كمومية.

يعد HSBC من بين المؤسسات المالية التي تبحث في كيفية تأمين المعاملات المالية مع تطور الحوسبة الكمومية إلى منتجات قابلة للتطبيق تجاريًا، مثل حماية الأنظمة المالية باستخدام التشفير ما بعد الكمي. توفر أجهزة الكمبيوتر الكمومية أيضًا للبنوك مثل HSBC طريقة لتشغيل عمليات محاكاة أكثر قوة للأسواق المالية.

وقد نظر فريق البحث ــ الذي ضم خبراء من بنك إتش إس بي سي، وهايكو، والجامعة التقنية التشيكية، وجامعة زيورخ، ومعهد أخيزر للفيزياء النظرية، وجامعة كارازين خاركيف الوطنية في أوكرانيا، ومركز أثينا للأبحاث في اليونان ــ في توزيعات ليفي، التي تستخدم عند نمذجة الاختلافات الشديدة في مؤشرات أسواق الأسهم في جميع أنحاء العالم.

“من خلال تطوير أساليب للعمل بكفاءة مع توزيعات ليفي على جهاز كمبيوتر كمي، فإننا نمهد الطريق لنمذجة أكثر دقة لسلوكيات السوق، لا سيما في التقاط ذيول ثقيلة، وتجمعات الانحراف والتقلب”، حسبما ذكر الباحثون في الورقة.

وفقا لهايكو، في حين يمكن استخدام الحوسبة الكمومية في التسعير المشتق، وتحسين المحفظة، واكتشاف الاحتيال والتعلم الآلي، فإن هذه التطبيقات تحتاج إلى توزيعات مالية واقعية. وهذا يعني أنه يجب أولاً تحميل البيانات إلى كمبيوتر كمي. من المعترف به على نطاق واسع أن عملية تشفير البيانات الكلاسيكية إلى حالات كمومية تمثل عنق الزجاجة الرئيسي عند تنفيذ العديد من الخوارزميات الكمومية على الأجهزة. ويرتبط هذا التحدي بشكل خاص بتطبيقات مثل نمذجة ومحاكاة المخاطر المالية، حيث يجب تحميل التوزيعات الاحتمالية المعقدة على الأجهزة الكمومية.

قال Haiqu إن عدد العمليات الكمومية المطلوبة في الخوارزميات التقليدية يمكن أن يتزايد بشكل كبير مع عدد الكيوبتات، مما يجعله عنق الزجاجة الكبير في الأجهزة الحالية ذات العمق المحدود والصاخبة. ولمعالجة هذه المشكلة، قامت الشركة بتطوير دوائر كمومية مدمجة ذات مقياس خطي، وليس أسي.

قال ميكولا ماكسيمينكو، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Haiqu: “أحد أكبر العوائق العملية هو الحصول على بيانات مالية واقعية على الأجهزة الكمومية الحالية”. “يُظهر هذا العمل مسارًا قابلاً للتطوير حول هذا الحاجز ويساعد في نقل سير عمل التمويل الكمي من النظرية إلى التنفيذ.”

يستخدم الباحث أساليب حالة منتج المصفوفة (MPS) لبناء دوائر كمومية ضحلة تقوم بتشفير الوظائف السلسة، بما في ذلك التوزيعات الاحتمالية، مباشرة إلى حالات كمومية.

باستخدام كمبيوتر كمي من شركة IBM سعة 25 كيوبت، ذكرت الورقة البحثية أن دقة الجهاز كانت كافية لاجتياز الاختبارات الإحصائية الكمية، حتى على أجهزة الحوسبة الكمومية المزعجة الحالية. وأشار الباحثون إلى أن “نتائج تحميل التوزيع قد تكون ذات أهمية لمختلف مجالات تحليل المخاطر المالية وإدارة المخاطر واتخاذ القرارات التي تشمل سلسلة من البيانات المالية”.

واستخدموا سير عمل قائم على أخذ العينات، يعمل على أجهزة ذات 64 بت، والذي قالوا إنه يوضح جدوى نهجهم عند التشغيل على نطاقات أكبر. في الورقة، ذكروا أنه تمت ملاحظة سلوك مماثل في عمليات المحاكاة التي تصل إلى 156 كيوبت، وهو ما زعموا أنه يعني أن النهج يمكن أن يمتد إلى أحجام مشكلة أكبر بكثير.

وقال فيليب إنتالورا، رئيس مجموعة التقنيات الكمومية في بنك HSBC: “يعد إعداد التوزيعات الاحتمالية المعقدة بكفاءة خطوة أساسية في العديد من الخوارزميات الكمومية”. “يوضح هذا العمل كيف يمكن تنفيذها باستخدام دوائر كمومية أقل عمقًا، مما يجعل التطبيقات العملية مثل نمذجة المخاطر المالية أقرب.”