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高盛“摒棄”7500量子比特量子計算機,預測用現有系統5年后增益10倍

2021-05-01  量子客


根據高盛公司量子計算初創公司QC Ware的一項聯合調查研究顯示[1][2],量子計算可以在五年內用于金融市場中一些最復雜的計算,比預期的要早得多
 
該項研究結果基于當下并不完美的量子計算硬件系統,雖然這些系統并不完美,但是研究人員并沒有“坐以待斃”。他們希望能夠利用現有系統更快地取得實際成果,但與此同時,研究人員必須面對現實,因為目前的量子計算機還不能到達其所承諾的巨大性能提升
 
這表明,一些對量子計算領域進行投資的公司正在努力尋求“量子優勢”,即便目前來說該優勢并不明顯,但顯然要比一味追求與等待“量子霸權”更為合適。
 
這項研究著眼于使用量子計算機為復雜的衍生品定價金融市場中計算密集度較高的任務之一,同時也是銀行的一項重要成本
 
這種計算依賴于所謂的蒙特卡羅模擬,經典蒙特卡羅模擬在金融界得到了廣泛的應用。而找到一個可以執行蒙特卡羅模擬的可行量子算法是一件很有價值的事情,因為它可以在更短的時間內提供答案,或者達到更高的精度,亦或是創建包含更多資產和參數的大型模型。
 
圖1|蒙特卡羅模擬(來源:Medium)
 
雖然已經研究了十余年量子蒙特卡羅算法,并聲稱其理論上可以提供超千倍的性能改進,但這種改進需要大規模量子計算機來實現。在去年與IBM合作的早期研究中,高盛表示需要一臺擁有約7500個量子比特的量子計算機,才能運行一個完整的蒙特卡羅模擬。
 
然而,包括IBM和谷歌在內的公司,所使用的量子比特只能在短時間內維持量子狀態,使得系統“漏洞百出”。而針對這一問題的糾錯技術研究仍處于早期階段,意味著要想完全利用量子計算機所帶來的好處,可能還需要很多年。
 
而在高盛與QC Ware最近的研究中,他們提出,可以在錯誤即將出現之前的短暫時間內,運行一個計算密集度沒有那么高的模擬程序。
 
QC Ware所做的是開發了一種稱為“Shallow Monte Carlo”(淺蒙特卡羅) 的新量子蒙特卡羅算法。該算法也許只能將性能提升10-100倍,但仍可以在量子計算機上運行,并預計在未來5-10年內可用。
 
圖2|蒙特卡羅算法比較圖表(來源:QC Ware)
 
高盛研發部門的研究主管Paul Burchard表示,這項研究近期取得的突破使得他們可以通過電話溝通的方式,向一些有意愿交易復雜衍生品的客戶報價,無需先進行數小時的計算。而在此之前,高盛為了給這些衍生品定價并對其進行風險評估,每年都需要支付一大筆高昂的計算費用
 
研究人員表示,與完全糾錯的量子計算機預計的1000倍增益相比,使用當今并不完美的量子硬件運行這樣的計算可以在未來5年內獲得10倍的增益,足以證明將量子計算機用于解決實際問題的出發點是相當合理的。
 
QC Ware的首席執行官Matt Johnson表示,同樣的技術對于其他行業來說很可能一樣有用,加速量子計算的廣泛應用。例如除了金融領域,蒙特卡羅模擬還可以用于航空航天和汽車等行業。
 
圖3|Matt Johnson(來源:The Business Journals)
 
因此,盡管人們經常提到,量子計算硬件發展的進步,正在創造更強大的機器,使人們更接近實現量子優勢。與此同時,QC Ware和其他軟件公司在量子計算軟件方面進行的創新也不容小覷,他們使一些程序可以在功能依舊較弱的量子計算機上成功運行,獲取量子優勢。
 
今天,我們想要的和我們已經擁有的之間仍有差距,但不妨將此視為雙方共同努力,在中間階段達成一致,做到了所謂“物盡其用”。
 
最后,祝量子客所有讀者五一勞動節假期愉快!
 
 
封面:
JavaFX
 
引用:
[1]https://qcware.com/news/press-release-april-29/
[2]https://arxiv.org/abs/2012.03348


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