Jak komputery kwantowe zmieniają bankowość dzięki inżynierii finansowej? [WYWIAD]

W dobie dynamicznego rozwoju technologicznego, komputery kwantowe zyskują coraz większe znaczenie w wielu dziedzinach, w tym również w sektorze bankowym. 

Wprowadzenie komputerów kwantowych do bankowości może zrewolucjonizować sposób, w jaki instytucje finansowe przetwarzają dane, analizują ryzyko oraz podejmują strategiczne decyzje. Wielkie banki takie jak Goldman Sachs, J.P. Morgan prowadzą zaawansowane badania związane z tą technologią. Jednak w polsce również prowadzone są prace w tej dziedzinie.

Mieliśmy okazję porozmawiać z ekspertami. Rafał Pracht i Marek Stefaniak z Banku BNP Paribas opowiedzieli nam o postępie prac przy komputerach kwantowych oraz potencjalnych korzyściach i wyzwaniach związanych z ich wdrożeniem.

Pozwoli to zrozumieć, jak ta innowacyjna technologia może wpłynąć na przyszłość finansów i jak banki przygotowują się na ten przełomowy krok. Wywiad można zobaczyć w formie wideo, lub przeczytać poniżej.

Cyfrowa Ekonomia: Jak inżynieria kwantowa zmieni bankowość?

Rafał Pracht: Obecnie główne zastosowanie technologii kwantowych znajduje się w obszarze bezpieczeństwa. Algorytm Shora pozwala w teorii na złamanie algorytmu RSA.

Cyfrowa Ekonomia (przyp. red.): Algorytm Shora to kwantowy algorytm służący do rozkładu liczb na czynniki pierwsze. W teorii pozwala on na złamanie algorytmu RSA, który opiera swoje bezpieczeństwo na trudności rozkładania na czynniki dużych liczb pierwszych. Jeśli komputer kwantowy byłby w stanie wykonać algorytm Shora, systemy oparte na kryptografii RSA stałyby się podatne na ataki.

Rafał Pracht: Natomiast już w tym roku NSA, czyli Amerykańska Agencja Bezpieczeństwa, pokazała algorytmy, które są odporne na złamanie przez algorytm Shora. My w banku skupiamy się na temacie inżynierii finansowej. Chcemy wykorzystać komputery kwantowe do rozwiązania zagadnień, które są bardzo skomplikowane lub wręcz niemożliwe do rozwiązania na maszynach klasycznych, takich jak wycena opcji czy innych bardziej złożonych instrumentów finansowych.

Cyfrowa Ekonomia: Czy realizujecie w banku projekty, które mogą być odpowiedzią na nowe możliwości inżynierii kwantowej?

Rafał Pracht: Tak, udało nam się opublikować dwa artykuły. W jednym z nich pokazujemy, jak zastosować komputer kwantowy do wyceny opcji azjatyckich, a w drugim przedstawiamy sposób załadowania rozkładu na komputer kwantowy.

Cyfrowa Ekonomia:  Załadowanie rozkładu na komputer kwantowy to proces inicjalizacji stanu kwantowego komputera tak, aby odpowiadał danemu rozkładowi prawdopodobieństwa. W praktyce oznacza to, że qubity w komputerze kwantowym są przygotowywane w taki sposób, aby ich amplitudy prawdopodobieństwa (w przestrzeni stanów kwantowych) odpowiadały wartościom prawdopodobieństwa w danym rozkładzie.

Załadowanie rozkładu na komputer kwantowy jest istotne w wielu algorytmach kwantowych, takich jak algorytm Grovera czy algorytm kwantowego przeszukiwania strukturyzowanego. W tych przypadkach, odpowiednie przygotowanie stanu kwantowego na początku obliczeń pozwala na skorzystanie z własności kwantowych, takich jak superpozycja czy splątanie, aby przyspieszyć przetwarzanie informacji i uzyskać wyniki, których nie można osiągnąć za pomocą klasycznych komputerów.

Rafał Pracht: To nie jest proste zadanie, i potrzebujemy dużej liczby operacji na komputerze kwantowym, co powoduje, że mogą one nie być efektywne. My opracowaliśmy algorytm, który jest bardzo efektywny, i spodziewamy się, że jak tylko takie maszyny będą gotowe, korzystając z nich, będziemy mogli zyskać przewagę konkurencyjną dzięki temu, że będziemy mogli wykorzystać nasze rozwiązania w chmurze.

Marek Stefaniak: Rafał wspomniał o takim aspekcie inżynieryjnym, ale tym, czym my się zajmujemy, jest wymiar edukacyjny. Rozmawiamy z biznesem, z naszymi właścicielami produktów, po to, aby nauczyć ich tej technologii i żeby oni mogli zrozumieć, jakie możliwości komputery kwantowe stwarzają dla ich konkretnych produktów. To jest również istotny wymiar naszej działalności. Realizujemy dwie ścieżki: jedna jest typowo technologiczna, czyli wytwarzamy konkretne rozwiązania, a drugi wymiar to aspekt uświadamiający i edukacyjny, w którym również się specjalizujemy.

Cyfrowa Ekonomia: Jakie są reakcje ludzi na tą technologię?

Marek Stefaniak: Myślę, że dwojako można spojrzeć na to zagadnienie. Jest wiele osób, które są autentycznie zainteresowane, ponieważ jest to duża nowość i potencjalnie stwarza wiele dodatkowych przewag konkurencyjnych. Na szczęście udało nam się w naszym banku zidentyfikować kilka takich osób, które są autentycznie zainteresowane zastosowaniem tej technologii w swoich obszarach biznesowych. Istnieje też drugi profil osobowościowy, czyli osoby, które nie są przekonane do nowości, wolą skupiać się na technologiach i rozwiązaniach, które są im znane. Musimy poruszać się w środowisku obu tych grup osób.

Cyfrowa Ekonomia: Ile lat potrzebuje jeszcze ta technologia do osiągnięcia dorosłości?

Rafał Pracht: Jeśli spojrzymy na mapę producentów technologii, to na przykład są twierdzenia, że w ciągu trzech-czterech lat będą dostępne komputery kwantowe o wielkości 256 kubitów. Żeby zrozumieć, jak duże to jest, ogólnie przyjmuje się, że 65-70 kubitów to taka wielkość, której nie da się symulować na żadnym komputerze na świecie. Więc 256 kubitów to już znacznie powyżej tej granicy. Jednakże, to są kubity o słabej jakości, więc nie wiadomo, na ile będziemy w stanie ich wykorzystać.

Z drugiej strony, istnieją już opracowane algorytmy korekcji błędów, a kolejnym dostawcą jest IBM. Posiadają oni już komputer 127-kubitowy, ale znacznie gorszej jakości. Niemniej jednak, liczą oni na to, że będą w stanie poprawiać błędy. W planach mają nawet maszyny do 1000 kubitów w ciągu dwóch-trzech lat. Jeśli dodamy do tego narzut związanym z korekcją błędów, to w naszej ocenie, za 4-5 lat mogą pojawić się maszyny, które będzie można wykorzystać, być może nie do prezentowania niemożliwości wykonania obliczeń na danym komputerze, ale już na poziomie porównywalnym do serwerów z kartami graficznymi (GPU).

Marek Stefaniak: W tym roku pojawił się raport, w którym przepytano światowe firmy, które na co dzień wykorzystują komputery kwantowe. 43% respondentów oczekuje, że w ciągu najbliższego roku do trzech lat pojawią się pierwsze komercyjne zastosowania tej technologii. Wydaje się więc, że okres 25 lat jest przesadzony, a faktycznie będzie to okres od roku do pięciu lat.

Rafał Pracht: W szczególności, że już teraz mamy rozwiązania, w których komputery kwantowe są lepsze niż komputery klasyczne. W sieciach neuronowych, przy GANie (przyp. red. generatywna sieć przeciwników), gdzie generujemy jakieś obrazki, w zeszłym roku Zapata Computing pokazała algorytm, który potrafi wygenerować lepsze obrazy niż to, co potrafią zwykłe sieci neuronowe. Tak naprawdę, ta jakość wynika z losowości, a nawet błędy nie przeszkadzają na komputerach kwantowych, a wręcz pomagają. Te małe zakłócenia powodują, że losowość i jakość tych obrazków jest na wysokim poziomie.

Cyfrowa Ekonomia: Czy komputery kwantowe będą miały wpływ na indywidualizację ofert?

Marek Stefaniak: Tak, uważam że tak będzie. Taki jest kierunek rozwoju produktów, gdzie większa moc obliczeniowa w połączeniu ze sztuczną inteligencją umożliwi jeszcze większe dopasowanie i dostosowanie produktów do potrzeb klientów.

Cyfrowa Ekonomia: Jakich zagrożeń technicznych możemy się spodziewać?

Rafał Pracht:  Obecnie wszyscy dostawcy komputerów kwantowych działają w chmurze. Bezpieczeństwo będzie na tym samym poziomie. Jeśli uważamy, że chmura jest bezpieczna, to komputery kwantowe będą równie bezpieczne. Różnica nie będzie zauważalna.