量子勾配アルゴリズム PlatoBlockchain Data Intelligence を使用した金融市場リスクにおける量子アドバンテージに向けて。 垂直検索。 あい。

量子勾配アルゴリズムを使用した金融市場リスクにおける量子優位性に向けて

ニキータス・スタマトプロス1、グリエルモ・マッツォーラ2、ステファン・ワーナー2、およびウィリアム・J・ゼン1

1ゴールドマン・サックス・アンド・カンパニー、ニューヨーク州、ニューヨーク州
2IBM Quantum、IBM Research –チューリッヒ

この論文を興味深いと思うか、議論したいですか? SciRateを引用するかコメントを残す.

抽象

金融デリバティブの市場リスクを計算するための量子アルゴリズムを紹介します。 以前の研究は、量子振幅推定がターゲットエラーのデリバティブ価格設定を二次的に加速できることを示しており、これを市場リスク計算における二次エラースケーリングの利点に拡張します。 量子勾配推定アルゴリズムを採用することで、通常$ greeks $と呼ばれる、関連する市場の感応度の数にさらに5次の利点をもたらすことができることを示します。 実用的な金融デリバティブの量子勾配推定アルゴリズムを数値的にシミュレートすることにより、調査した例でギリシャ語を正常に推定できるだけでなく、リソース要件が理論上の複雑さの限界によって予想されるものよりも実際に大幅に低くなる可能性があることを示します。 。 金融市場リスクの計算におけるこの追加の利点は、Chakrabartietal。による金融量子の利点に必要な推定論理クロックレートを低下させます。 [Quantum 463、2021(7)]業界標準(50)によるギリシャ人の数がそれほど多くない場合でも、7MHzから60MHzまでの約100倍。 さらに、十分なリソースにアクセスできる場合、量子アルゴリズムをXNUMX QPU間で並列化できることを示します。この場合、シリアル実行と同じ全体的なランタイムを達成するために必要な各デバイスの論理クロックレートは約XNUMXkHzになります。 この作業全体を通して、金融デリバティブの市場リスクを計算するために使用できる量子的アプローチと古典的アプローチのいくつかの異なる組み合わせを要約して比較します。

最近、金融デリバティブの価格設定とリスク分析を加速するために、量子アルゴリズムが提案されました。 これらのアルゴリズムは、量子振幅推定を使用して、ほとんどの計算コストの高い価格設定で実際に使用されている従来のモンテカルロ法と比較して、1次の利点を実現します。 望ましいエラー$epsilon$が与えられると、量子アルゴリズムが$ O(2 / epsilon)$としてスケーリングするのに対し、量子アドバンテージは$ O(1 / epsilon ^ XNUMX)$としてスケーリングする古典的なモンテカルロシミュレーションの実行時間から生じます。
関連する重要な金融アプリケーションは、モデルおよび市場パラメーターに対するデリバティブ価格の感応度の計算です。 これは、入力パラメーターに関するデリバティブ価格の勾配を計算することになります。 これらの勾配を計算する主なビジネス用途は、デリバティブ契約へのエクスポージャーから生じる市場リスクのヘッジを可能にすることです。 このリスクをヘッジすることは、金融会社にとって非常に重要です。 金融デリバティブの勾配は通常ギリシャ語と呼ばれます。これらの量は一般にギリシャ語のアルファベットを使用してラベル付けされているためです。
この作業では、量子設定でギリシャ語の推定における量子勾配アルゴリズムの有効性を調べます。 パス依存バスケットオプションのギリシャ語を推定するために勾配アルゴリズムと最大尤度推定(MLE)を組み合わせた方法を紹介し、リスクを計算するための量子優位性が、価格設定自体は、金融における量子優位性の別の可能な道を示しています。

►BibTeXデータ

►参照

【1] P. Rebentrost、B. Gupt、および TR Bromley、「量子計算金融: 金融派生商品のモンテカルロ プライシング」、Phys。 Rev. A 98、022321 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022321

【2] S. Woerner および DJ Egger、「量子リスク分析」、npj Quantum Information 5 (2019)、10.1038/ s41534-019-0130-6。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0130-6

【3] DJ Egger、RG Gutierrez、JC Mestre、およびS. Woerner、「量子コンピューターを使用した信用リスク分析」、IEEE Transactions on Computers(2020)、10.1109/TC.2020.3038063。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / TC.2020.3038063

【4] N. Stamatopoulos、DJ Egger、Y. Sun、C. Zoufal、R. Iten、N. Shen、S. Woerner、「量子コンピューターを使用したオプションの価格設定」、Quantum 4、291 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-07-06-291

【5] S. Chakrabarti、R。Krishnakumar、G。Mazzola、N。Stamatopoulos、S。Woerner、およびWJ Zeng、「デリバティブ価格設定における量子優位性のしきい値」、Quantum 5、463(2021)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-01-463

【6] A. モンタナロ、「モンテカルロ法の量子高速化」、英国王立協会紀要 A: 数理、物理、工学科学 471 (2015)、10.1098/rspa.2015.0301。
https:/ / doi.org/ 10.1098 / rspa.2015.0301

【7] J.ハル、オプション、先物、およびその他の派生物、第6版。 (ピアソンプレンティスホール、ニュージャージー州アッパーサドルリバー[ua]、2006年)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4419-9230-7_2

【8] A.Gilyén、S。Arunachalam、およびN. Wiebe、「より高速な量子勾配計算による量子最適化アルゴリズムの最適化」、第1425回ACM-SIAM離散アルゴリズムシンポジウムの議事録、1444〜2019(XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611975482.87

【9] SPジョーダン、「数値勾配推定のための高速量子アルゴリズム」、Physical Review Letters 95(2005)、10.1103/physrevlett.95.050501。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.95.050501

【10] S. Chakrabarti、AM Childs、T。Li、およびX. Wu、「凸最適化の量子アルゴリズムと下限」、Quantum 4、221(2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-01-13-221

【11] G. Brassard、P. Hoyer、M. Mosca、A. Tapp、「Quantum Amplitude Amplification and Estimation」、Contemporary Mathematics 305 (2002)、10.1090/ conm/ 305/ 05215。
https:/ / doi.org/ 10.1090 / conm / 305/05215

【12] P.GlassermanおよびD.Yao、「一般的な乱数に関するいくつかのガイドラインと保証」、Management Science 38、884(1992)。
https:/ / doi.org/ 10.1287 / mnsc.38.6.884

【13] B. Fornberg、「任意の間隔のグリッドでの有限差分式の生成」、Mathematics of Computation 51、699(1988)。
https:/​/​doi.org/​10.1090/​S0025-5718-1988-0935077-0

【14] M. Gevrey、「Sur la nature analytique desSolutionsdeséquationsauxdérivéespartielles。 プレミアメモワール」、Annales scientifiques del'ÉcoleNormaleSupérieure3esérie、35、129(1918)。
https:/ / doi.org/ 10.24033 / asens.706

【15] GHLowおよびILChuang、「キュービタイゼーションによるハミルトニアンシミュレーション」、Quantum 3、163(2019)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-07-12-163

【16] A.Gilyén、Y。Su、GH Low、およびN. Wiebe、「量子特異値変換以降:量子行列演算の指数関数的改善」、第51回ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing(2019)pp。 193–204。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316366

【17] JM Martyn、Y。Liu、ZE Chin、およびIL Chuang、「効率的な完全コヒーレントハミルトニアンシミュレーション」(2021)、10.48550/arXiv.2110.11327。
https:/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2110.11327

【18] F. Black と M. Scholes、「オプションと企業負債の価格設定」、Journal of Political Economy 81、637 (1973)。
https:/ / doi.org/ 10.1086 / 260062

【19] Y. Suzuki、S. Uno、R. Raymond、T. Tanaka、T. Onodera、N. Yamamoto、「位相推定なしの振幅推定」、量子情報処理 19、75 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2565-2

【20] 田中、鈴木、宇野、レイモンド、小野寺、山本、「ノイズの多い量子コンピュータにおける最尤法による振幅推定」、量子情報処理20、293(2021)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03215-9

【21] D. Grinko、J. Gacon、C. Zoufal、S. Woerner、「反復量子振幅推定」、npj Quantum Information 7 (2021)、10.1038/ s41534-021-00379-1。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00379-1

【22] K.-R. Koch、線形モデルでのパラメーター推定と仮説検定(Springer-Verlag Berlin Heidelberg、1999)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-03976-2

【23] AG Fowler and C. Gidney、「格子手術を使用した低オーバーヘッド量子計算」(2019)、10.48550/arXiv.1808.06709。
https:/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1808.06709

【24] C. Homescu、「金融工学における随伴作用素と自動(アルゴリズム)微分」、Risk Management eJournal(2011)、10.2139/ssrn.1828503。
https:/ / doi.org/ 10.2139 / ssrn.1828503

【25] G. Pages、O。Pironneau、およびG. Sall、「高階微分のビブラートと自動微分および金融オプションの感度」、Journal of Computational Finance 22(2016)、10.21314/JCF.2018.350。
https:/ / doi.org/ 10.21314 / JCF.2018.350

【26] L.カプリオッティ、「アルゴリズムによる微分による高速ギリシャ語」、J。Comput。 Financ。 14(2010)、10.2139/ssrn.1619626。
https:/ / doi.org/ 10.2139 / ssrn.1619626

【27] L.カプリオッティとM.ジャイルズ、「随伴アルゴリズム微分による高速相関ギリシャ語」、ERN:Simulation Methods(Topic)(2010)、10.2139/ssrn.1587822。
https:/ / doi.org/ 10.2139 / ssrn.1587822

【28] CH Bennett、「計算の論理的可逆性」、IBM Journal of Research and Development 17(1973)、10.1147/rd.176.0525。
https:/ / doi.org/ 10.1147 / rd.176.0525

によって引用

[1] AK Fedorov、N。Gisin、SM Beloussov、およびAI Lvovsky、「量子アドバンテージしきい値での量子コンピューティング:ビジネスへのダウンレビュー」、 arXiv:2203.17181.

[2] Peter D. Johnson、Alexander A. Kunitsa、JérômeF. Gonthier、Maxwell D. Radin、Corneliu Buda、Eric J. Doskocil、Clena M. Abuan、およびJhonathan Romero、「変分法におけるエネルギー推定のコストの削減ロバストな振幅推定を備えた量子固有値ソルバーアルゴリズム」、 arXiv:2203.07275.

[3] Gabriele Agliardi、Michele Grossi、Mathieu Pellen、およびEnrico Prati、「素粒子プロセスの量子統合」、 Physics Letters B 832、137228(2022).

[4]JoãoF。Doriguello、Alessandro Luongo、Jinge Bao、Patrick Rebentrost、およびMiklos Santha、「金融アプリケーションでの確率的最適停止問題の量子アルゴリズム」、 arXiv:2111.15332.

[5] Hao Tang、Wenxun Wu、およびXian-Min Jin、「LIBORマーケットモデルを使用した価格上限の量子計算」、 arXiv:2207.01558.

上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2022-07-20 16:45:47)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

取得できませんでした クロスリファレンス被引用データ 最終試行2022-07-20 16:45:46:10.22331 / q-2022-07-20-770の被引用データをCrossrefから取得できませんでした。 DOIが最近登録された場合、これは正常です。

タイムスタンプ:

より多くの 量子ジャーナル