CNB WP 1/2023 – Finding the Optimal Currency Composition of Foreign Exchange Reserves with a Quantum Computer

Martin Veselý

Optimalizace portfolia je v ČNB nedílnou součástí strategické alokace aktiv. Kvantové počítače představují novou technologii, která nabízí nástroje pro tuto úlohu. Z tohoto důvodu, je vhodné prozkoumat schopnosti a omezení kvantových počítačů právě v oblasti optimalizace portfolia. V tomto článku se zaměřujeme na aplikace kvantových algoritmů pro dynamickou optimalizaci portfolia vycházející z Markowitzova modelu. Konkrétně se zabýváme porovnáním algoritmů pro univerzální kvantové počítačce postavené na modelu kvantových hradel (QAOA, VQE a Groverovo adaptivní vyhledávání), jednoúčelových kvantových annealerů, klasické exaktní metody větví a mezí a klasických optimalizačních heuristických algoritmů (simulované žíhání a genetická optimalizace). Kvantové algoritmy provozujeme v prostředí univerzálního kvantového počítače IBM QuantumTM. Dále využíváme kvantový annealer od společnosti D-Wave. Optimalizaci portfolia s pomocí kvantových algoritmů demonstrujeme na hledání optimální měnové struktury devizových rezerv ČNB. Sekundárním cílem tohoto článku je vytvoření literatury ke kvantové optimalizaci pro pracovníky centrálních bank a dalších regulátorů finančních trhů, jelikož finanční instituce aktivně hledají možné aplikace kvantových počítačů.

JEL kódy: C61, C63, G11

Klíčová slova: devizové rezervy, kvadratická binární optimalizace, kvantové počítače, optimalizace portfolia

Vydáno: únor 2023

Ke stažení: CNB WP 1/2023 (pdf, 560 kB)