Budou kvantové počítače zdrojem určení devizových rezerv?
foto: Pixabay/ilustrativní
Česká národní banka se rozhodla otestovat možnost využití kvantových počítačů pro výpočet devizových rezerv. Budou jednou stroje regulovat světové trhy? Prozatím se k praxi příliš nehodí, avšak do budoucna rozhodně představují možný směr.
Česká národní banka zveřejnila na svém oficiálním blogu téma využití kvantových počítačů ve finanční sféře. Velký zájem bank o tuto techniku naznačuje, že opravdu v budoucnu můžeme očekávat přesun části důvěry na tyto nové technologie. Banky jsou zainteresovány především v oceňování derivátů. Počítače by se tak jednou mohly stát regulátory trhu.
Kvantový počítač dokáže řešit početní úlohy lépe než normální, píše ČNB. Princip fungování velice stručně spočívá v tom, že na rozdíl od klasického počítače, který operuje pouze v bitech (jedničky a nuly), kvantový pracuje s kvantovými bity tzv. qubity. Znamená to, že kromě 1 nebo 0 může být současně i v obou stavech. Exponenciálně se tím zvýší kapacita a normální počítače jim již z daleka nestačí. Dalším faktorem je tzv. kvantové propletení, které umožňuje odvodit stav jednoho qubitu od druhého.
Pro blog ČNB byly provedeny experimenty na počítači IBM QuantumTM. Firma IBM poskytuje kvantové procesory pro akademické a výzkumné účely zdarma. Výsledky ukazují, že do budoucna se jedná o zajímavou možnost, zatím však ne úplně optimální pro využití. „Zjistili jsme, že prozatím se většina teoretických návrhů, ať již jde o měření rizik nebo řešení soustav lineárních rovnic, pro praxi příliš nehodí. Důvodem nejsou nedostatky samotných algoritmů, ale i přes rapidní pokrok, stále nízká úroveň vývoje kvantových procesorů,“ hodnotí ČNB. Nicméně pro potřeby tzv. kvadratizace binární optimalizace bez omezujících podmínek by bylo možné použít kvantové počítače již nyní. Tato funkce se dá využít například při hledání optimálního portfolia.
Jak se takové optimální portfolio hledá? Na základě techniky Markowitze se řeší ideální vztah mezi výnosem a rizikem. „Jeho snahou bylo nalézt optimální kompromis mezi výnosem, který je reprezentován váženým součtem výnosů jednotlivých aktiv v portfoliu, a rizikem daným kolísavostí (volatilitou) těchto výnosů a jejich vzájemnou korelací,“ vysvětluje autor článku. Jelikož riziko je zde zobrazeno kvadratickým členem, jedná se o kvadratické programování. Vzhledem k náročnosti výpočtů, nastává otázka, zda by šla tato metoda využít pro kvadratické počítače. Problém přichází s nutností převést váhu aktiv do binární podoby – do jedniček a nul.
Řešily se otázky optimální měnové struktury devizových rezerv v různých časových období. Jako konce jednotlivých etap se použily velké krize, poté vzniká tzv. „nový normál“. Pro testování počítače IBM QuantumTM byla vybrána pouze Velká kreditní krize 2007-2009 a tři měny: zlato, AUD a CAD. Prvně se výsledek spočítal pomocí MS Excel a poté na kvantovém počítači.
„Dobrou zprávou je, že jak VQE, tak QAOA jsou schopné najít řešení naší úlohy. Nicméně vzhledem k malému počtu qubitů (využili jsme procesory s kódovými jmény Nairobi a Oslo, které mají pouze sedm qubitů), jsme byli schopni otestovat pouze velmi zjednodušenou verzi úlohy se třemi měnami,“ píše závěrem ČNB. Na simulátoru bylo možné spustit i složitější variantu se všemi měnami. Tam se také dospělo k optimálnímu výsledku. Teoreticky by se tedy počítač dal použít. Časově přesto vyšlo lépe klasické řešení v MS Excel. Při počítání tří časových období s devíti měnami vyšel MS Excel opět lépe, časový náskok Excelu však poklesl.
Výsledkem tedy bylo, že i přes výhru MS Excelu se nad kvantovými počítači nemá tzv. lámat hůl. Patrně se s rostoucím počtem rozměrů úlohy se náskok MS Excelu zkracuje. Ideálním je tedy momentálně hybridní přístup. „Celkově pro naše účely v ČNB, minimálně v souvislosti s řízením devizových rezerv, prozatím postačí klasické počítače. Nicméně komerční banky a další finanční instituce se o oblast kvantových počítačů zajímají, musíme proto mít o této nové technologii přehled, a být si vědomi jejích schopností a omezení,“ zněl finální verdikt. Kvantové počítače řídící ekonomiku zemí jsou tedy zatím záležitostí budoucnosti.