一种基于量子相位估计的风险评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于量子相位估计的风险评估方法，涉及量子计算，特别涉及一种基于量子相位估计的风险评估方法及装置；本申请中的风险评估方法，通过对酉矩阵进行量子相位估计，计算出酉矩阵对应的各个相位值，以及各个相位值对应的概率值；计算出在各个概率分布下的相位值对应的风险价值，并形成风险价值模型；可快速计算出风险价值，只需要几十或上百千个样本数据就可以达到经典蒙特卡洛计算需要十倍或百倍的样本数据才能达到的效果工作，且随着量子比特数的增加，利用量子相位估计法计算的风险价值所需要的计算时间和复杂度对于相同精度的蒙特卡洛计算也呈现出指数级的减少。减少。减少。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子相位估计的风险评估方法及装置


[0001]本专利技术涉及量子计算领域，特别涉及一种基于量子相位估计的风险评估方法及装置。

技术介绍

[0002]当前进行风险分析的风险价值评估模型，首选方法是采用蒙特卡罗模拟。这种经典方法在根据随机参数计算函数的期望值或风险度量时很有用，例如计算包含大量组合相关的风险，这些组合的估值使用大量随机变量建模。
[0003]风险价值(VaR)和条件风险价值(CVaR)是计算风险的两个单位。VaR用于确定损失分布，而CVaR用于确定大于VaR的损失的预期损失。CVaR对损失分布中的极端事件更为敏感。蒙特卡罗模拟是在传统经典计算机上找到这些预测的最广泛使用的方法。在常规计算机系统上运行的蒙特卡洛模拟被用于确定组合的风险价值和条件风险价值；其通过建立组合的模型并计算M个模型输入参数的不同实现(样本)的合计值来执行蒙特卡洛模拟。使用蒙特卡洛模拟进行的风险价值计算需要大量计算，无法快速的计算出运算结果，计算机需要很长时间才能获得估计值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够快速计算出风险价值的基于量子相位估计的风险评估方法。
[0005]一种基于量子相位估计的风险评估方法，包括以下步骤：
[0006]S1：创建酉矩阵；
[0007]S2：通过对酉矩阵进行量子相位估计，计算出酉矩阵对应的各个相位值，以及各个相位值对应的概率值；
[0008]S3：计算出在各个概率分布下的相位值对应的风险价值，并形成风险价值模型；
[0009]S4：确定置信水平；
[0010]S5：利用风险价值模型，计算出在确定的置信水平下对应的风险价值。
[0011]具体的，步骤S1包括：
[0012]通过创建若干个H门和U门，形成酉矩阵。
[0013]更具体的，步骤S2还包括以下步骤：
[0014]S21：利用受控U门分别与第一寄存器的各个量子比特进行纠缠，并通过量子傅里叶逆变换改变输出量子比特的相位，把酉矩阵的特征值对应的相位分解并转移到辅助量子比特的振幅上；
[0015]S22：对辅助量子比特的基向量分别进行测量。
[0016]更具体的，步骤S2还包括以下步骤：
[0017]S23：对步骤S22各个测量结果，进行十进制转换，计算出各个相位值。
[0018]更具体的，步骤S2还包括以下步骤：
[0019]S24：统计出各个相位值对应的概率值。
[0020]以上的，步骤S3还包括以下步骤：
[0021]S31：获取风险组合的价值损失数据；价值损失数据包括风险组合在每个确定的时间段的价值损失；
[0022]S32：根据价值损失数据，计算出对应的价值损失的均值，然后计算出各个价值损失的方差；
[0023]S33：以各个相位值对应的各个概率值作为置信水平，分别计算出各个相位值所对应的置信水平下的风险价值；
[0024]S34：根据相位值、以及对应的分布概率和风险价值，生成风险价值模型。
[0025]进一步的，步骤S5还包括以下步骤：
[0026]在风险价值模型中，根据确定的置信水平，进行模型的振幅估计，计算出对应的风险价值。
[0027]一种采用上述基于量子相位估计的风险评估方法的装置，包括：第一寄存器、第二寄存器、量子电路模块、数据处理模块、信息录入模块和模型生成模块；第一寄存器用于生成酉矩阵；量子电路模块用于对酉矩阵进行量子相位估计计算；并分别对各个基向量进行测量；第二寄存器用于存储各个基向量的测量结果；信息录入模块用于录入风险组合的价值损失数据，以及录入确定的置信水平；模型生成模块用于根据获取的数据确定对应的风险价值模型；数据处理模块用于根据各个基向量的测量结果进行数据处理与统计，并发送到模型生成模块；以及根据确定的风险价值模型与确定的置信水平计算出对应的风险价值。
[0028]根据本专利技术公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述指令时实现如上所述基于量子相位估计的风险评估方法的步骤。
[0029]根据本专利技术公开的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上所述基于量子相位估计的风险评估方法的步骤。
[0030]本申请的有益效果：一种基于量子相位估计的风险评估方法，通过对酉矩阵进行量子相位估计，计算出酉矩阵对应的各个相位值，以及各个相位值对应的概率值；计算出在各个概率分布下的相位值对应的风险价值，并形成风险价值模型；可快速计算出风险价值，且只需要几千个样本数据就可以工作，且随着量子比特数的增加，对于相同精度的蒙特卡洛计算也呈现出指数级的增长。
附图说明
[0031]通过结合附图对于本专利技术公开的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：
[0032]图1所示的是根据本专利技术公开实施例一的基于量子相位估计的风险评估方法示意性流程图；
[0033]图2所示的是根据本专利技术公开实施例一的装置的程序模块示意图；
[0034]图3所示的是根据本专利技术公开实施例一的计算机设备的硬件结构示意图；
[0035]图4所示的是根据本专利技术公开实施例一的量子电路流程示意图；
[0036]图5所示的是根据本专利技术公开实施例一的量子电路示意图；
[0037]图6所示的是根据本专利技术公开实施例一的量子电路的测量结果构成示意图；
[0038]图7所示的是根据本专利技术公开实施例一的量子电路的电路测量结果示意图；
[0039]图8所示的是根据本专利技术公开实施例一的通过量子相位估计的生成的在不同概率下的风险价值示意图；
[0040]图9所示的是根据本专利技术公开实施例一的蒙特卡洛生成的在不同概率下的风险价值示意图；
[0041]图10所示的是根据本专利技术公开实施例一的采用的量子比特数量与误差值的关系示意图。
具体实施方式
[0042]以下将描述本专利技术的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本专利技术揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本专利技术的内容不充分。
[0043]除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：创建酉矩阵；S2：通过对所述酉矩阵进行量子相位估计，计算出所述酉矩阵对应的各个相位值，以及各个相位值对应的概率值；S3：计算出在各个概率分布下的相位值对应的风险价值，并形成风险价值模型；S4：确定置信水平；S5：利用所述风险价值模型，计算出在确定的置信水平下对应的风险价值。2.根据权利要求1所述的一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：通过创建若干个H门和U门，形成酉矩阵。3.根据权利要求2所述的一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：S21：利用受控U门分别与所述第一寄存器的各个量子比特进行纠缠，并通过量子傅里叶逆变换改变输出量子比特的相位，把所述酉矩阵的特征值对应的相位分解并转移到辅助量子比特的振幅上；S22：对所述辅助量子比特的基向量分别进行测量。4.根据权利要求3所述的一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：S23：对所述步骤S22各个测量结果，进行十进制转换，计算出各个相位值。5.根据权利要求4所述的一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：S24：统计出各个相位值对应的概率值。6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于量子相位估计的风险评估方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤：S31：获取风险组合的价值损失数据；所述价值损失数据包括风险组合在每个确定的时间段的价值损失；S32：根据所述价值损失数据，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥洪，周卓俊，丘秉宜，韩琢，罗乐，
申请(专利权)人：广东启科量子信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：