当量子计算遇上金融：探索量子技术在金融领域的应用与前景
量子技术与金融的结合，是现代科技与经济领域融合的一个典范。随着物理科学的深入和技术的发展，量子技术已经在金融领域中展现出其独特的应用潜力和价值。目前，我国科学家已成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。量子计算机是一种基于量子力学原理和量子比特进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。与传统计算机相比，量子计算机利用量子比特的超导性质，能够执行传统计算机无法胜任的任务。对于应用新技术非常积极的金融业而言，量子计算机既能带来显著的革新，也可能带来巨大的挑战。
近年来，量子科技作为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域获得快速发展，各国都在加紧布局以抢占先机。美国、欧盟、俄罗斯、日本等世界主要国家和地区通过出台政策、成立研究机构等方式加大对量子科技的支持力度。量子计算技术的发展，关系到国家未来经济发展。相比欧美发达国家，我国量子计算技术虽起步较晚，但量子计算产业发展势头良好、前景广阔，相关技术得到国家高度重视，逐步上升为国家战略。
在政策的支持下，我国量子计算成果显著。2016年8月，世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”顺利升空，率先实现了两个量子纠缠光子在被分发到相距超过1200公里的距离后仍可继续保持其量子纠缠的状态。2020年12月，中科大研究团队成功研制出76个光子量子计算原型机“九章”；2021年5月，62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”诞生；2021年10月，“九章二号”和“祖冲之二号”相继问世；2023年10月推出的“九章三号”，光子量级已达到255个，求解特定问题的速度比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍，使中国成为在光学和超导两条技术路线都实现量子优越性的国家。
大部分行业专家都曾预判，量子计算首先会应用于密码领域，以量子加密与金融信息安全为例，提升数据传输安全，量子密钥分发（QKD）技术：利用量子力学原理，QKD可以实现几乎无法被破解的加密通信，这对于保护金融交易数据的安全至关重要。抵御未来威胁：随着计算技术的不断进步，现有的加密体系可能面临挑战。量子加密技术为金融通信提供了一个面向未来的安全防护方案。加强信息安全管理，量子随机数发生器：在密码学和安全认证中，随机数的生成至关重要。量子随机数发生器可以产生真正随机的数值，增强金融系统中认证和密码学的安全性。防范内部和外部攻击：量子技术可以帮助金融机构有效预防来自内外部的安全攻击，包括对敏感信息的窃取和篡改等行为。而后全面应用于金融领域。因为金融机构有着反欺诈、量化投资、衍生品定价等需求，对时间价值敏感，且资金较为充裕。事实也印证了这一判断，中国银行业的量子计算研究与世界基本是同步的。2022年1月，中国人民银行发布《金融科技发展规划（2022—2025年）》，明确提出，“探索运用量子技术突破现有算力约束、算法瓶颈，提升金融服务并发处理能力和智能运算效率，节省能源消耗和设备空间，逐步培育一批有价值、可落地的金融应用场景。”
数字金融时代需要应用大量的计算资源。经济活动不同参与者之间、各类资产之间具有非常复杂的网络关系，而参与者之间的互动更增加了网络的复杂性，这极大增加了对经济指标预测的难度。近年来，随着量子计算机的不断演进，量子计算在经济金融领域的应用变得越来越可行。计算速度的任何微小改进，都可以对金融资产回报产生巨大收益，从而激发金融机构和学者对量子计算和经济金融交叉领域的进一步研究。
在金融领域全面智能化的大背景下，量子计算能有效提升大规模神经网络中的深度学习和数据处理速度，因而应用场景日益丰富。银行存贷款业务、证券交易业务、金融衍生品业务、投资组合管理、风险控制与分析、反欺诈检测、精算与风险建模、加密货币支付、财务分析、资产定价分析、金融危机预测等，极大拓展了量子计算发挥作用的空间。
网络通讯和物联网技术快速发展，万物数据、场景数据、金融数据相互叠加，数据量激增并终将超出人的经验范畴和处理能力边界。这些半结构化和非结构化的数据，恰是人工智能最擅长处理的领域。当AI叠加量子计算后，金融行业凭借掌握的各类强弱数据，能大大加速AI神经网络学习速度，最广泛地提炼风险表征，在产品创新和经营服务方面获得巨大提升。总之，量子计算能够为金融行业激发数据价值、释放数据潜能提供新路径，量子直接通信能够为金融行业提供更安全的信息传输新模式。总体而言，量子计算应用目前还处于发展初期，其巨大的成本投入和对于现行密码体系的潜在威胁一直都是行业研究关注的话题。有专家认为，量子计算广泛应用面临高昂的成本：一是极难跨越的制冷技术。量子比特的状态容易受到外界干扰，因此需要在极低温度下（-273.05℃）进行运算，而低温环境的维持需要大量的能源投入，这就为量子计算机带来了显著的能耗压力。二是设备元件昂贵。例如，量子门、门控矩阵等核心部件的制备需要投入大量资金。三是对环境的影响。量子计算机的能源需求会增加对环境的负荷，造成二氧化碳排放量上升，对气候变化产生潜在影响。
当然，相比成本投入，对密码体系的威胁可能更值得关注。2022年，美国通过首部关于防范量子计算攻击的法案，指出量子计算对传统密码算法带来的威胁，并给出应对策略。我国“十四五”规划也将相关技术研究列入国家重大科技项目。量子计算的出现是人类发展史上的一个里程碑，将带来新一轮的科技革命。如同无线通讯等其他技术一样，随着量子计算技术的不断突破，相信高成本瓶颈将逐渐消除。行业机构预测，量子计算应用市场在2027年会达到86亿美元，到2050年，将飙升至2600亿美元以上。量子计算表面上是算力的竞争，实际上是核心技术与关键器件研发能力的竞争，更是专业人才的竞争。我国量子计算领域的人才稀缺，为应对挑战，中科大新增设“量子信息科学”本科专业，清华大学也成立了量子信息班，未来越来越多的人才将逐渐涌现。
金融业作为现代经济的核心和推动国家经济社会发展的重要力量，首先应关注和重视量子计算等新兴科技带来的巨大影响；其次在深入研究、积极应用量子计算相关技术的同时，更需要持续关注全球量子计算的发展成果；另外还应对现有金融体系存在的安全技术隐患进行全面的评估和分析，有计划地进行安全升级。
在实现高水平科技自立自强、建设科技强国的道路上，作为基础研究和颠覆性技术的量子计算，决定了中国在未来信息社会的话语权。“量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。”它不仅是国家科技实力强弱的晴雨表，更是我国金融在国际核心竞争力方面的体现。
