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量子算法在金融风控与定价管理领域的应用研究

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量子算法在金融风控与定价管理领域的应用研究

- 1 -版权声明本报告版权属于北京金融科技产业联盟,并受法律保护转载、编摘或利用其他方式使用本白皮书文字或观点的,应注明来源。违反上述声明者,将被追究相关法律责任。 - 2 -编制委员会聂丽琴王一多王子珺张林曦姚尧陈柄任蔚栋敏刘越崔孝林艾博轩田江王硕谢树欣龙盈智达(北京)科技有限公司中国工商银行股份有限公司中国农业银行股份有限公司中国建设银行股份有限公司 编委会成员:吴永飞王彦博编写组成员:魏文术杨璇温卓宇丁亚楠吴磊郭贞郭坚陈志明胡垚垚高鹏飞赵雪娇窦猛汉主审:黄本涛姚文韬统稿:杨璇王一多参编单位:华夏银行股份有限公司中国银行股份有限公司交通银行股份有限公司中信银行股份有限公司 刘静沈超建李敬文申亚坤高振涛钱菲陈硕张剑王鹏李蓬勃何慧芸 - 3 -平安银行股份有限公司浙商银行股份有限公司中国银联股份有限公司光大科技有限公司本源量子计算科技(合肥)股份有限公司科大国盾量子技术股份有限公司 - 4 -目录前言................................................................................................................一、 量子技术概述......................................................................................(一) 国内外政策背景..........................................................................(二) 量子技术发展概述....................................................................(三) 量子技术赋能金融风控与定价管理........................................二、 主流量子算法简介............................................................................(一) 量子基础算法............................................................................(二) 量子应用算法............................................................................三、 量子算法在金融风控和定价领域的应用........................................(一) 量子算法在风控领域的应用....................................................(二) 量子算法在风险定价领域的应用............................................四、 未来展望............................................................................................(一) 对经典态到量子态数据转化多种模式的打通........................(二) 对不同选型量子计算机之间交互的打通................................(三) 对长时间量子存储技术的突破................................................ - 5 -- 6 -- 6 -- 23 -- 29 -- 31 -- 31 -- 34 -- 58 -- 58 -- 73 -- 86 -- 86 -- 87 -- 88 - - 5 -前言2020 年 10 月 16 日,习近平总书记在主持十九届中共中央政治局第 24 次集体学习时指出,“要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子技术发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋”。中国人民银行发布的《金融科技发展规划(2022—2025 年)》中明确指出,要“探索运用量子技术突破现有算力约束、算法瓶颈,提升金融服务并发处理能力和智能运算效率,节省能源消耗和设备空间,逐步培育一批有价值、可落地的金融应用场景。”随着全球范围内对量子计算机的高度关注,人们对量子算法的研究也逐渐升温。算法能够为算力赋予灵魂,能实现对沉睡数据的价值挖掘。量子技术作为一项前沿精尖技术,具有巨大的应用价值和广阔前景,已逐步在以商业银行为代表的应用领域展现出巨大潜力。加快推动量子算法在具体金融场景中落地实践,具有重要战略意义和现实意义。 一、量子技术概述(一)国内外政策背景1.国际政策从全球范围看,各个国家或地区为抢占量子技术先机制定的政策及发展可分为三类:发布统一的量子技术国家战略、提供政策资金支持和参与国际合作。(1)国家战略纵观全球,美国、英国、法国、德国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等20多个国家/地区已经发布或者正在制定国家量子技术计划或法案,以支持本国量子技术发展。英国是较早发布国家层面的量子政策的国家,从2013年开始实施英国国家量子技术计划(NQTP),以期抢占未来量子技术全球市场的先机。2015年,发布了《量子技术国家战略—英国的一个新时代》和《英国量子技术路线图》,将量子技术提升至影响国家创新力和国际竞争力的重要战略地位,并通过顶层设计引导未来二十年的量子技术研发与应用。美国虽不是首个将量子技术纳入国家战略的国家,却面向量子技术开展立法。2023年1月,加拿大宣布启动国家量子战略。同年5月,澳大利亚政府发布了该国首个国家量子战略《National Quantum Strategy》。1)北美洲美国多名两党参议员在2023年3月联合提出《限制危及信息和通信技术出现安全威胁的法案》,旨在通过更好地授权商务部审查、预防和减轻对美国国家安全构成不当风险 - 6 - - 7 -的信息通信和技术交易,全面解决外国对手的技术所带来的持续威胁。法案在信息和通信技术领域,涉及量子密钥分发、量子通信、量子计算等技术。2023年8月,美国网络安全和基础设施安全局(CISA)、国家安全局(NSA)与国家标准与技术研究院(NIST)联合发布《量子准备:向后量子密码迁移》指南。要求组织成立专门的项目管理团队,因向后量子密码系统迁移是一项长期且花费巨大的工程,除需加紧后量子算法与标准化研究外,还敦促尽早规划向后量子密码学(PQC)过渡。2023年9月,美国商务部发布了实施两党《芯片和科学法案》(CHIPS法案)的最终规则。规则详细阐述了CHIPS法案的两个核心条款,第一是资金接受者在十年内不得在受关注的国家大幅扩大半导体生产,第二是限制接受者与受关注的国家实体进行某些联合研究或技术许可工作。其中,用于量子计算的芯片将受到更严格的限制。2023年11月,美国众议院科学、空间与技术委员会正式提出《国家量子倡议再授权法案》,并经全体委员会通过。该法案以2018年颁布的美国《国家量子倡议法》为基础,旨在确保美国能够继续加速量子科学的突破,加强量子生态系统,在未来几十年保持竞争力。同月,美国能源部费米国家加速器实验室启动了名为“量子车库”的全新旗舰量子研究设施,旨在联合美国及其他国家科学界、工业界和初创企业,共同推进量子信息科学技术的发展。2023年1月13日,加拿大宣布启动国家量子战略,并明确了量子计算、量子通信、量子传感领域的三个关键任务, - 8 -以确保加拿大始终走在量子创新和领导的道路上。为了促进这些任务和其他量子计划,加拿大国家量子战略将重点发展量子技术研究、人才培养、商业化三大支柱。2023年3月,加拿大国防部和武装部队推出量子科学与技术战略实施计划——《Quantum 2030》,该计划为期7年,制定了国防部和武装部队为量子技术对国防与安全的颠覆性潜力做好准备的路线图。该计划确定了四项具有国防与安全应用前景的量子技术,分别是量子增强雷达、量子增强型光探测和测距(激光雷达)、用于国防和安全的量子算法和量子网络。2)欧洲2016年3月,欧盟委员会发布《量子宣言》,围绕量子通信、量子计算、量子模拟、量子传感和计量四个领域分别制定了短期、中期和长期目标。欧盟委员会于2018年10月启动了量子旗舰计划,并设立了战略咨询委员会(StrategicAdvisory Board,SAB),为量子旗舰提供战略决策建议。2020年3月,战略咨询委员会发布《量子技术旗舰计划战略研究议程》,深入分析了欧盟在量子通信、计算、模拟、传感和计量领域面临的挑战,并规划了未来3年和6-10年的发展路线。欧盟通过“地平线2020”“地平线欧洲”和“数字欧洲”等项目支持量子技术研究与发展。2021年9月,欧盟在《2021年战略前瞻报告》中将量子技术和半导体等列为未来关键领域。欧盟委员会于2023年2月发布了旗舰计划最初三年阶段的总结报告,并于同年6月发布《欧洲经济安全战略》并指出量子计算等关键创新技术存在安全风险。2023年9月和 - 9 -10月,欧盟分别发布了《数字十年状况报告》和《2023年量子技术公共政策报告》,指出包括量子技术等4个关键技术领域可能存在安全风险,计划对这些领域进行风险评估和管理。英国、法国、德国等国家也相继发布了量子技术发展战略和计划。英国科学、创新和技术部于2023年3月发布《科学和技术框架》,将量子技术列为英国在2030年成为科技超级大国的关键技术之一。同月,发布《国家量子战略》,将量子技术确立为未来十年英国繁荣和安全的关键,为英国国家量子技术计划提供了十年愿景和扩展行动计划。2023年11月,英国政府公布了国家量子战略的五项具体长期计划:到2035年实现1万亿次操作的量子计算机、大规模部署量子网络、到2030年为全国公共卫生组织提供用于慢性病早期诊断和治疗的量子传感解决方案、飞机量子导航系统和通过可移动的联网的量子传感器解锁新的安全态势感知能力。2021年1月,法国总统马克龙宣布投资18亿欧元的国家量子计算计划。同年9月底,法国启动量子优先研究与设备计划,也是该战略的重要项目之一。2018年,德国联邦政府推出首个量子技术框架计划。2021年,德国量子系统计划委员会提交了《量子技术——从基础研究到市场的联邦政府框架计划》。其他国家如爱尔兰、丹麦、俄罗斯、瑞典等也纷纷制定了相应的量子技术发展战略和计划,致力于推动该领域的发展与创新。爱尔兰于2023年11月发布了首个量子技术国家 - 10 -战略“Quantum 2030”,旨在支持研究、人才培养、合作、创新创业和提高社会认知。2022年4月,北约将在丹麦哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所设立量子技术开发中心。2023年6月,丹麦政府推出首个量子技术子战略,重点支持量子研究和创新。丹麦生物创新研究所于2023年11月公布首批六家进入其深科技实验室-量子新加速器启动计划的公司,涉及量子密码、通信等领域,这六家公司也是首批进入北约北大西洋防务创新加速器的公司。2020年11月,俄罗斯启动国家量子实验室项目,计划在2024年年底前开发30~100量子比特的量子计算机。2023年7月,由俄罗斯铁路公司牵头制定,俄罗斯批准首套量子通信与物联网国家标准。2023年3月,瑞典发布《瑞典量子议程》,旨在强化瑞典在量子技术领域的地位,呼吁制定国家战略以支持教育和创新,并确保对量子研究的长期财政支持。3)亚洲2022年2月,新加坡量子工程计划(QEP)开始了在全国范围内进行量子安全通信技术的为期3年的试验,从而为关键基础设施和处理敏感数据的公司提供强大的网络安全。2023年6月,新加坡副总理王瑞杰宣布推出升级版的国家量子安全网络(NQSN+)。NQSN+是新加坡信息通信媒体发展局(IMDA)早期推出的数字连接蓝图的一部分,用以支持网络运营商在新加坡范围