如今金融市場發(fā)展迅猛，數(shù)據(jù)量和指標規(guī)模的擴大使得傳統(tǒng)的算法越來越力不從心，隨著量子計算硬件設(shè)備的成熟與完善，相關(guān)技術(shù)人員在深入研究量子算法時發(fā)現(xiàn)，量子計算可持續(xù)提供嶄新的金融服務(wù)，在改變金融行業(yè)格局上擁有巨大潛力。

近日，本源量子團隊將量子支持向量機運用到股票的振幅預測、多因子選股模型等金融領(lǐng)域的實際場景并完成算法驗證，研發(fā)的量子支持向量機（后稱QSVM）相較經(jīng)典支持向量機（后稱SVM）有指數(shù)級加速效果，同時經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)該應(yīng)用分類預測效果也非常優(yōu)秀。這一研發(fā)成果將進一步推動量子優(yōu)勢的運用，也證明了量子支持向量機在金融領(lǐng)域擁有極為廣泛的應(yīng)用前景。

研究團隊選擇了股票的振幅預測、多因子選股模型兩個研究案例，具體如下：

研究場景——股票振幅預測

股票的振幅是用來形容股票日波動情況的一種量化指標，該指標反應(yīng)了股票的活性，和漲跌情況無關(guān)。我們使用最高價減去最低價的差值除以最低價得到的數(shù)值表示振幅的大小，若該數(shù)值超過以往振幅的平均水平就歸類為大振幅，反之為小振幅，從而將振幅預測轉(zhuǎn)化為一個二分類問題。使用QSVM的目的就是預測未來一日股票振幅的大小。準確預測振幅將為股票在未來的走勢以及投資風險領(lǐng)域提供重要參考，可以為相關(guān)的金融機構(gòu)提供套利的機會，這在實際生活中有著重要的應(yīng)用。

本次應(yīng)用使用了6個指標作為學習特征，振幅的大小作為訓練和預測的類別。其中特征為股票前一日的振幅、股票歷史波動率等股價變化歷史信息。我們使用的QSVM算法可以給SVM計算過程提供指數(shù)級的加速。測試中我們分別在幾個板塊下預測了若干幾只股票從2021年8月初開始的的每日振幅情況。以下為測試結(jié)果：

圖示1. stock-000上圖中左邊表示的是測試的預測誤差，即預測錯誤股票數(shù)所占的比例（紅色代表QSVM，黑色代表SVM），預測誤差越小，說明預測效果越好。在連續(xù)30日的測試中，可以看出整體上QSVM的結(jié)果是優(yōu)于SVM的，誤差較低，說明QSVM提升計算效率的同時還給出了較優(yōu)的結(jié)果。右圖是我們給出的QSVM和SVM的每日存在預測差異的股票比例。出于模型的泛化性質(zhì)考慮，我們還進行了其他板塊上的測試。結(jié)果如下圖所示，結(jié)果均表明QSVM的優(yōu)勢是穩(wěn)定的。

圖示2. stock-002

圖示3. stock-600

研究場景——多因子選股模型

除了估計上述的股票振幅，我們還在多因子選股模型上使用了該QSVM算法，并獲得了較好的預測表現(xiàn)。

股票市場中，能夠準確預測出股票的漲跌情況是不太可能的。這是因為股票本身會受各種各樣繁亂復雜的元素影響，加之人為的干預，準確預測所有股票漲跌情況的可能性變得微乎其微。在量化研究之前，人們通常采用主觀的感受來判斷股票是否值得買入或者及時賣出，但是人為的選擇比較主觀，偏差較大，并且門檻非常高，需要有經(jīng)驗的人才能夠做出相對準確的判斷。而對于一般情況來說，需要使用固定的模型來建立已有數(shù)據(jù)與股票漲跌之間的聯(lián)系，來進行量化選股。多因子選股模型即人為選取多個因子（因子是指對股票未來漲幅趨勢有明顯影響的數(shù)據(jù)），從而預測未來股票的漲跌情況。

本次試驗進行多因子選股時并未做主成分分析，而是直接使用上一年財務(wù)指標等共8個指標輸入，來預測下一季度的股票漲跌情況，最終得到了70%的準確率。該準確率相對于SVM提升了約17%。

圖示4. 多因子模型選股

上圖為我們對10只股票的測試結(jié)果，橘色表示真實情況下未來實際上漲的股票，而藍色表示未來實際下跌的股票?？v坐標值為我們模型分類的數(shù)值結(jié)果，正值為預測漲，負值為預測跌，數(shù)值大小則反應(yīng)了靈敏程度（可理解為漲跌趨勢的概率大?。?。我們通過對比預測得到的結(jié)果可以看出，大部分股票都被準確預測。處在0軸上方的大部分為橘色，處在下方的大部分為藍色，總體達到了70%的準確率。而事實上，由于股票走勢十分復雜，預測很難成功，經(jīng)典模型中60%的準確率的預測程度已經(jīng)是相當優(yōu)秀的結(jié)果了。此外，本源量子團隊在今年初就利用原理相似的量子線路加速無監(jiān)督的One-Class SVM異常檢測算法，并應(yīng)用于檢測金融領(lǐng)域異常行為，該量子異常檢測算法基于量子計算的并行性原理，可快速分析識別金融風控領(lǐng)域企業(yè)債務(wù)違約行為，相比傳統(tǒng)檢測方法更為快速、有效。本源量子作為國內(nèi)量子計算龍頭企業(yè)，不僅在量子計算機硬件方面做到自主可控；在量子算法研發(fā)和儲備層面，也位列國內(nèi)外第一研究梯隊。近年來，本源量子一直致力于量子計算在金融領(lǐng)域的相關(guān)研究與開發(fā)，持續(xù)同各大銀行和金融機構(gòu)共同探索、挖掘潛在的金融場景，不斷加大基于特定金融場景的量子算法研究和產(chǎn)出，推動量子計算在金融行業(yè)的落地應(yīng)用，志在為金融行業(yè)的發(fā)展貢獻量子力量。