محاكاة مونت كارلو الكمومية لتحليلات المخاطر المالية: إنشاء سيناريوهات لعوامل مخاطر الأسهم والأسعار والائتمان

محاكاة مونت كارلو الكمومية لتحليلات المخاطر المالية: إنشاء سيناريوهات لعوامل مخاطر الأسهم والأسعار والائتمان

تيتوس ماتساكوس وستيوارت نيلد

تحليلات المخاطر المالية، حلول الائتمان والمخاطر، معلومات السوق، S&P Global، 25 Ropemaker St، لندن، EC2Y 9LY، المملكة المتحدة

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

تُستخدم عمليات محاكاة مونت كارلو (MC) على نطاق واسع في إدارة المخاطر المالية، بدءًا من تقدير القيمة المعرضة للخطر (VaR) وحتى تسعير المشتقات المالية خارج البورصة. ومع ذلك، فهي تأتي بتكلفة حسابية كبيرة بسبب عدد السيناريوهات المطلوبة للتقارب. إذا كان التوزيع الاحتمالي متاحًا، فيمكن لخوارزميات تقدير السعة الكمية (QAE) أن توفر تسريعًا تربيعيًا في قياس خصائصها مقارنة بنظيراتها الكلاسيكية. لقد استكشفت الدراسات الحديثة حساب مقاييس المخاطر الشائعة وتحسين خوارزميات QAE من خلال تهيئة الحالات الكمومية المدخلة مع توزيعات الاحتمالية المحسوبة مسبقًا. ومع ذلك، إذا لم تكن هذه التوزيعات متاحة في شكل مغلق، فيجب إنشاؤها رقميًا، وقد تحد التكلفة الحسابية المرتبطة بها من الميزة الكمية. في هذه الورقة، نتجاوز هذا التحدي من خلال دمج توليد السيناريو - أي محاكاة تطور عامل الخطر مع مرور الوقت لتوليد توزيعات احتمالية - في الحساب الكمي؛ نشير إلى هذه العملية باسم محاكاة Quantum MC (QMC). على وجه التحديد، نقوم بتجميع الدوائر الكمومية التي تنفذ النماذج العشوائية لعوامل الخطر للأسهم (الحركة البراونية الهندسية)، وسعر الفائدة (نماذج الارتداد المتوسط)، وعوامل الخطر الائتمانية (الهيكلية، والمختصرة، ونماذج ائتمان الهجرة). نقوم بعد ذلك بدمج هذه النماذج مع QAE لتقديم أمثلة شاملة لكل من حالات استخدام مخاطر السوق والائتمان.

تُستخدم عمليات محاكاة مونت كارلو على نطاق واسع في إدارة المخاطر المالية - بدءًا من تقدير القيمة المعرضة للخطر (VaR) إلى تسعير المشتقات المالية خارج البورصة - ولكنها تأتي بتكلفة حسابية كبيرة. أظهرت الدراسات السابقة أن الخوارزميات الكمومية يمكن أن توفر تسريعًا تربيعيًا عند البدء من التوزيعات الاحتمالية المحسوبة مسبقًا. ومع ذلك، عندما لا تكون مثل هذه التوزيعات متاحة، فإن التكلفة المرتبطة بتوليدها قد تحد من الميزة الكمية. في هذه الورقة، نتجاوز هذا التحدي من خلال دمج تطور عامل الخطر لتوليد توزيعات احتمالية ضمن الحساب الكمي؛ ولهذا نستخدم مصطلح محاكاة مونت كارلو الكمومية. على وجه الخصوص، نقوم بتجميع الدوائر الكمية التي تنفذ النماذج العشوائية للأسهم وأسعار الفائدة وفئات مخاطر الائتمان، ونقدم أمثلة شاملة لكل من حالات استخدام مخاطر السوق والائتمان.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] رومان أوروس ، صموئيل موغل ، وإنريكي ليزاسو. "الحوسبة الكمية للتمويل: نظرة عامة والآفاق". مراجعات في Physics 4، 100028 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.revip.2019.100028

[2] دانييل ج. إيجر، وكلاوديو غامبيلا، وجاكوب مارسيك، وسكوت مكفادين، ومارتن ميفيسين، ورودي ريموند، وأندريا سيمونيتو، وستيفان وورنر، وإيلينا يندورين. “الحوسبة الكمومية للتمويل: أحدث التطورات والآفاق المستقبلية”. معاملات IEEE حول هندسة الكم 1، 1–24 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / tqe.2020.3030314

[3] أندريس غوميز، ألفارو ليتاو رودريغيز، ألبرتو مانزانو، ماريا نوغيريراس، غوستافو أوردونيز، وكارلوس فاسكيز. "دراسة استقصائية عن التمويل الحسابي الكمي لتسعير المشتقات والمتغيرات". أرشيف الأساليب الحسابية في الهندسة 29، 4137-4163 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11831-022-09732-9

[4] ديلان هيرمان، كودي جوجين، شياويوان ليو، أليكسي جالدا، إيليا سافرو، يوي صن، ماركو بيستويا، ويوري أليكسيف. “مسح الحوسبة الكمومية للتمويل” (2022). أرخايف:2201.02773.
أرخايف: 2201.02773

[5] ساشا ويلكنز وجو مورهاوس. “الحوسبة الكمومية لقياس المخاطر المالية”. معالجة المعلومات الكمومية 22 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-022-03777-2

[6] فيليب إنتالورا، جورجيوس كورباس، سوديبتو تشاكرابورتي، فياتشيسلاف كونغورتسيف، وجاكوب مارسيك. “مسح للبدائل الكمومية للخوارزميات العشوائية: تكامل مونت كارلو وما بعده” (2023). أرخايف:2303.04945.
أرخايف: 2303.04945

[7] ألكسندر إم دالزيل، سام مكاردل، ماريو بيرتا، برزيميسلاف بينياس، تشي فانغ تشين، أندراس جيلين، كونور تي هان، مايكل جيه كاستوريانو، إميل تي خبيبولين، ألكسندر كوبيكا، جرانت سالتون، سامسون وانغ، وفرناندو جي إس إل برانداو. . "خوارزميات الكم: دراسة استقصائية للتطبيقات والتعقيدات الشاملة" (2023). أرخايف:2310.03011.
أرخايف: 2310.03011

[8] ستيفان وورنر ودانيال ج. إيجر. “تحليل المخاطر الكمومية”. معلومات الكم npj 5، 15 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0130-6

[9] DJ Egger، R. Garcia Gutierrez، J. Cahue Mestre، and S. Woerner. “تحليل مخاطر الائتمان باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية”. معاملات IEEE على أجهزة الكمبيوتر الصفحات 1-1 (5555).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TC.2020.3038063

[10] كازويا كانيكو، وكويتشي مياموتو، وناويوكي تاكيدا، وكازويوشي يوشينو. "التسريع الكمي لتكامل مونت كارلو فيما يتعلق بعدد الأبعاد وتطبيقها على التمويل". معالجة المعلومات الكمومية 20، 185 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03127-8

[11] باتريك ريبينتروست، براجيش جوبت، وتوماس ر. بروملي. “التمويل الحسابي الكمي: تسعير مونت كارلو للمشتقات المالية”. فيز. القس أ 98، 022321 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022321

[12] نيكيتاس ستاماتوبولوس، دانييل ج. إيجر، يو صن، كريستا زوفال، رابان إيتن، نينغ شين، وستيفان وورنر. "تسعير الخيارات باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية". الكم 4، 291 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-07-06-291

[13] ألمودينا كاريرا فاسكيز وستيفان وورنر. “الإعداد الفعال للحالة لتقدير السعة الكمومية”. فيز. القس تطبيق. 15, 034027 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.034027

[14] شوفانيك تشاكرابارتي، وراجيف كريشناكومار، وغولييلمو مازولا، ونيكيتاس ستاماتوبولوس، وستيفان وورنر، وويليام جيه تسنغ. “عتبة الميزة الكمية في تسعير المشتقات”. الكم 5، 463 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-01-463

[15] جواو إف دوريجيلو، وأليساندرو لونغو، وجينغ باو، وباتريك ريبينتروست، وميكلوس سانثا. "الخوارزمية الكمومية لمشاكل الإيقاف العشوائي الأمثل مع التطبيقات في مجال التمويل" (2021). أرخايف:2111.15332.
الشبكي: / / doi.org/ 10.4230 / LIPIcs.TQC.2022.2
أرخايف: 2111.15332

[16] هاو تانغ، وأنوراغ بال، ولو فينغ تشياو، وتيان يو وانغ، وجون جاو، وشيان مين جين. "الحساب الكمي لتسعير التزامات الدين المضمونة" (2020). أرخايف:2008.04110.
أرخايف: 2008.04110

[17] خافيير ألكازار، وأندريا كادارسو، وأمارا كاتاباروا، ومارتا ماوري، وبورخا بيروبادر، وغومينغ وانغ، ويودونغ كاو. “خوارزمية الكم لتعديلات تقييم الائتمان”. المجلة الجديدة للفيزياء 24، 023036 (2022).
https: / / doi.org / 10.1088 / 1367-2630 / ac5003

[18] جيونج يو هان وباتريك ريبينتروست. "الميزة الكمية لتسعير المحفظة متعددة الخيارات وتعديلات التقييم" (2022). أرخايف:2203.04924.
أرخايف: 2203.04924

[19] نيكيتاس ستاماتوبولوس، وغولييلمو مازولا، وستيفان وورنر، وويليام جيه تسنغ. “نحو ميزة كمية في مخاطر الأسواق المالية باستخدام خوارزميات التدرج الكمي”. الكم 6، 770 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-07-20-770

[20] جون بريسكيل. "الحوسبة الكمية في عصر NISQ وما بعده". الكم 2 ، 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[21] جيل براسارد، بيتر هوير، ميشيل موسكا، وآلان تاب. “تضخيم السعة الكمومية وتقديرها”. الحساب الكمي والمعلومات الصفحات 53-74 (2002).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1090 / conm / 305/05215

[22] لوف جروفر وتيري رودولف. "إنشاء تراكبات تتوافق مع توزيعات احتمالية قابلة للتكامل بكفاءة" (2002). arXiv: كوانت ف / 0208112.
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0208112

[23] ستيفن هربرت. “لا يوجد تسريع كمي مع إعداد حالة غروفر رودولف لتكامل مونتي كارلو الكمي”. فيز. القس ه 103، 063302 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.063302

[24] كريستا زوفال، وأوريلين لوتشي، وستيفان فورنر. “شبكات الخصومة التوليدية الكمومية للتعلم وتحميل التوزيعات العشوائية”. معلومات الكم npj 1، 103 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0223-2

[25] جونكسو لي وصابر قيس. “تصميم الدوائر الكمومية العالمية للوظائف الدورية”. المجلة الجديدة للفيزياء 23، 103022 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac2cb4

[26] نيكيتاس ستاماتوبولوس وويليام جيه تسنغ. "التسعير المشتق باستخدام معالجة الإشارات الكمومية" (2023). أرخايف:2307.14310.
أرخايف: 2307.14310

[27] سام مكاردل وأندراس جيلين وماريو بيرتا. “إعداد الحالة الكمومية بدون حساب متماسك” (2022). أرخايف:2210.14892.
أرخايف: 2210.14892

[28] اشلي مونتانارو. “التسريع الكمي لأساليب مونت كارلو”. وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية 471، 20150301 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2015.0301

[29] مايكل ب. جايلز. “أساليب مونت كارلو متعددة المستويات”. اكتا نوميريكا 24، 259-328 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / S096249291500001X

[30] دونغ آن، ونوح ليندن، وجين بينغ ليو، وآشلي مونتانارو، وتشانغبينغ شاو، وجياسو وانغ. “طرق مونت كارلو متعددة المستويات المتسارعة الكم للمعادلات التفاضلية العشوائية في التمويل الرياضي”. الكم 5، 481 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-24-481

[31] جون سي هال. "الخيارات والعقود الآجلة والمشتقات الأخرى". بيرسون. (2021). الطبعة الحادية عشرة، الطبعة العالمية بيرسون. الإصدار.

[32] لوف ك. جروفر. "خوارزمية ميكانيكية الكم سريعة للبحث عن قاعدة البيانات". في غاري ميلر، محرر، وقائع ندوة ACM السنوية الثامنة والعشرين حول نظرية الحوسبة، فيلادلفيا، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية، 22-24 مايو، 1996. الصفحات 212-219. ايه سي ام (1996).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866

[33] يوهيتشي سوزوكي، شومبي أونو، رودي ريموند، توموكي تاناكا، تاميا أونوديرا، وناوكي ياماموتو. “تقدير السعة دون تقدير المرحلة”. معالجة المعلومات الكمومية 19 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2565-2

[34] ديمتري جرينكو، وجوليان جاكون، وكريستا زوفال، وستيفان فورنر. “تقدير السعة الكمومية التكرارية”. npj معلومات الكم 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00379-1

[35] كيريل بليخانوف وماتياس روزنكرانز وماتيا فيورنتيني ومايكل لوباش. "تقدير سعة الكم المتغيرة". الكم 6 ، 670 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-03-17-670

[36] جون سي كوكس، وستيفن أ. روس، ومارك روبنشتاين. "تسعير الخيارات: نهج مبسط". مجلة الاقتصاد المالي 7، 229-263 (1979).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0304-405X(79)90015-1

[37] فلاتكو فيدرال، وأدريانو بارينكو، وأرتور إيكيرت. “الشبكات الكمومية للعمليات الحسابية الأولية”. فيز. القس أ 54، 147-153 (1996).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.147

[38] ديفيد أوليفيرا وروبنز راموس. “مقارنة سلسلة البتات الكمومية: الدوائر والتطبيقات”. أجهزة الكمبيوتر والحوسبة الكمومية 7 (2007).

[39] مؤلفين مختلفين. "كتاب قيسكيت المدرسي". جيثب. (2023). عنوان URL: github.com/Qiskit/textbook.
http://​/github.com/Qiskit/textbook

[40] أولدريش فاسيسيك. “توصيف التوازن لمصطلح البنية”. مجلة الاقتصاد المالي 5، 177-188 (1977).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0304-405X(77)90016-2

[41] روبرت سي ميرتون. "حول تسعير ديون الشركات: هيكل مخاطر أسعار الفائدة". مجلة المالية 29، 449-470 (1974).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1111 / j.1540-6261.1974.tb03058.x

[42] "Qiskit: إطار مفتوح المصدر للحوسبة الكمومية" (2021).

[43] جون سي هال وآلان دي وايت. "الإجراءات العددية لتنفيذ نماذج هيكل المصطلح ط". مجلة المشتقات 2، 7-16 (1994).
https://​/doi.org/10.3905/​jod.1994.407902

دليلنا يستخدم من قبل

[1] خافيير غونزاليس كوندي، وأنجيل رودريغيز روزاس، وإنريكي سولانو، وميكيل سانز، "محاكاة هاميلتونية فعالة لحل ديناميكيات أسعار الخيارات"، بحوث المراجعة البدنية 5 4، 043220 (2023).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2024-04-05 11:16:46). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2024-04-05 11:16:44).

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم