近日，本源量子團(tuán)隊再闖量子計算金融應(yīng)用領(lǐng)域的“無人區(qū)”，在高頻量化交易領(lǐng)域提出首個量子算法——基于協(xié)整性檢驗的高頻統(tǒng)計套利量子算法。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際物理學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)期刊NewJournal of Physics。

圖片來源：New Journal of Physics

高頻交易的重要價值高頻交易（high-frequency trading, HFT）是指從那些人們無法利用極為短暫的市場變化中尋求獲利的自動交易系統(tǒng)。高頻交易具有以下三個主要特點：“高”——即高杠桿，通過小資金撬動大市場；“快”——全自動化，計算速度快，指令延時低；“大”——美國股市2%的高頻交易機(jī)構(gòu)完成了約70%的總體成交量。高頻交易的策略包括高頻做市策略、“搶跑”策略和高頻統(tǒng)計套利策略等。其中，統(tǒng)計套利是非常重要的一類高頻交易算法，也是被很多高頻和量化交易公司采用的主流策略。高頻交易的難點高頻交易的難點體現(xiàn)在硬件和算法兩個方面。硬件方面，由于高頻交易對計算速度的要求極高，各交易機(jī)構(gòu)在硬件技術(shù)上的軍備競賽日益激烈——從超高并行超低延時的FPGA到確保納秒級時間精度的原子鐘，甚至是提供極致速度的微波通訊線路。然而，此前依照摩爾定律發(fā)展的經(jīng)典計算機(jī)，其能力將趨于物理極限。具備更高精度、更快速度等諸多優(yōu)勢的量子計算機(jī)，有望成為高頻交易領(lǐng)域新的“殺手锏”。算法方面，采用高頻統(tǒng)計套利，其核心是對兩種或多個資產(chǎn)關(guān)系的建模與檢驗，其中用到非常重要的一類時間序列方法叫做協(xié)整性檢驗。然而，在這些流程中采用經(jīng)典算法主要存在三個方面的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，搜索空間增加很快，算法復(fù)雜度高——一方面，協(xié)同性篩選需要處理大規(guī)模高條件數(shù)矩陣，對這些矩陣的共線性判斷，具有非常高的算法復(fù)雜度；另一方面，協(xié)整性檢驗需要多次線性回歸，每次線性回歸都需要進(jìn)行大矩陣求逆過程，這個過程對數(shù)據(jù)規(guī)模N的依賴非常高。量子算法賦能高頻交易

本源量子金融團(tuán)隊和中科院量子信息重點實驗室團(tuán)隊合作，提出了一種基于條件數(shù)預(yù)選和協(xié)整性檢驗的統(tǒng)計套利量子算法，包括可變時間預(yù)選算法（VTPA）和量子協(xié)整檢驗算法（QCTA）。可變時間預(yù)選算法的量子優(yōu)勢是能夠加速探測共線性，它利用可變時間結(jié)構(gòu)的條件數(shù)估計量子算法，對矩陣進(jìn)行預(yù)選擇，可以篩選出具有較高條件數(shù)，即潛在高共線性的矩陣。量子共線性檢測首先利用量子相位估計隨機(jī)得到矩陣的特征值，其次基于特征值概率估計矩陣的條件數(shù)下界，再通過矩陣條件數(shù)篩選出高共線性標(biāo)的組合，最后利用可變時間結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加速篩選過程。量子協(xié)整檢驗算法的優(yōu)勢是能夠加速協(xié)整性檢驗，它利用HHL算法為核心的量子線性回歸算法，可以快速計算多列數(shù)據(jù)的線性回歸系數(shù)，從而計算殘差和進(jìn)行后續(xù)統(tǒng)計假設(shè)檢驗。

本源量子金融應(yīng)用生態(tài)聯(lián)盟

本源團(tuán)隊在量子金融方向上不斷深耕，算法研究涵蓋了量子模擬、量子組合優(yōu)化和量子機(jī)器學(xué)習(xí)等方面，廣泛涉及金融衍生品定價、期權(quán)策略、股票振幅預(yù)測、多因子選股模型、金融風(fēng)險價值計算、投資組合優(yōu)化、金融債務(wù)反欺詐風(fēng)險及異常檢測、債券違約預(yù)警、金融概率預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和故障溯因等諸多實際金融應(yīng)用場景。

2021年4月，本源量子發(fā)起成立了國內(nèi)首個量子金融應(yīng)用生態(tài)聯(lián)盟，研發(fā)了國內(nèi)首個量子應(yīng)用云平臺、國內(nèi)首個對外開放真實量子計算機(jī)、國內(nèi)首個移動端量子金融APP（新華財經(jīng)）、國內(nèi)首個面向?qū)I(yè)開發(fā)者的量子金融算法庫，并與中國國際金融股份有限公司聯(lián)合申報了中國證券業(yè)協(xié)會2022年重點課題《基于量子計算技術(shù)的金融衍生品定價問題研究》。

未來，本源將繼續(xù)探索量子計算如何賦能金融行業(yè)，不斷在廣度和深度上拓展量子計算在金融科技領(lǐng)域的實際應(yīng)用，為量子金融的發(fā)展貢獻(xiàn)中國力量。