Wie Quantencomputer in der Lage wären, alle Finanzmodelle der Wall Street gleichzeitig zu verarbeiten

Lassen Sie uns zuerst die Prämisse festlegen. Am Nachmittag eines ahnungslosen 6. Mai 2010 erlebte die New Yorker Börse etwas, das einem übernatürlichen Phänomen analog war.

Der Marktwert von 1 Billion US-Dollar verschwand innerhalb weniger Sekunden aus den Aktien, als würde er von einem gigantischen Cyber-Schwarzen Loch verschluckt.

Händler standen mit ihren verschwitzten Handflächen auf dem Kopf auf dem Gelände der Wall Street und schnappten nach Luft und starrten auf die großen Monitore, die die fallenden Punkte zeigten, wie wir sie in den Filmen gesehen hatten. Sie erlebten den schnellsten Crash aller Aktienmärkte in der Finanzgeschichte und nannten ihn „Flash Crash of 2010“.

Die Hauptursache war nichts anderes als eine Folge von Computeralgorithmen, die nicht mehr funktionieren. Die Erklärungen für den Router wurden vielfach spekuliert, vom Handel mit fetten Fingern bis hin zu Cyber-Angriffen.

Die Enthüllungen kamen, unzählige Nachrichten blitzten auf und eine Verhaftung später.

Unbekannt für die Händler, irgendwo, versteckt in den Lagerbeständen einer Milliarden-Dollar-Transaktionsinfrastruktur, war ein Algorithmus in Aktion getreten, der bluffende zukünftige Verträge, speziell E-Minis genannt, in Buchhaltungssprache verkaufte, eine Form von hochwertigen Wetten, die es sein können allgemein als Parodien bezeichnet. Die Freisetzung dieser Bluffs führte zu einem Dominoeffekt, der sich langsam durch das Handelsnetzwerk entwickelte und Chaos bei Käufern und Verkäufern verursachte, die sofort dem inhärenten menschlichen Rückfluss folgten, der normalerweise einer Code-Rot-Situation folgt.

Panik.

Das Ganze verwandelte sich in ein Irrenhaus, in dem beispielloses Verkaufen und Kaufen begann, das durch Gesetze der menschlichen Psychologie definiert wurde, die eng mit dem Gefühl der Angst verbunden waren. Im Anschluss daran wurde eine weitere Reihe von Algorithmen in Aktion gesetzt. Dies waren die hochkarätigen, geradezu nerdischen Algorithmen, die an Hochfrequenzhändler (HFT) vermietet wurden. Der Hochfrequenzhandel war die Idee eines klugen Gedankens. Wenn die Aktienkurse aufgrund von Millionen von Transaktionen pro Sekunde jede Minute stiegen und fielen, verlor offensichtlich jemand Geld und jemand verdiente Geld.

Jede Minute in New York verkauften Millionen Menschen und Millionen kauften. Es war eine gierige Kampfzone. Wenn irgendwie ein Algorithmus entwickelt werden könnte, um Wertpapiere und Aktien zu kaufen und zu verkaufen, wenn sich ihre Preise selbst bei einem winzigen Betrag unterscheiden, würde dies die Art und Weise verändern, wie Menschen den Gewinn aus diesen Aktienmärkten herausdrücken könnten.

Der Prozess der HFT wurde computerisiert, als plötzlich Doktoranden der Mathematik und Physik in den Finanzbereich kamen. Die Nerds bauten komplizierte Handelsstrategien auf, bauten sie dann zu Algorithmen auf und ließen die Software im Herzen der Wall Street selbst los.

Der springende Punkt war die Geschwindigkeit. Es muss wirklich sehr schnell gehen und es ist ein harter Wettbewerb, wenn Tausende von anderen an die gleiche Tür klopfen wie Sie. Wenn Ihr Algorithmus nur eine Mikrosekunde an Ausführungsgeschwindigkeit spart, verdienen Sie mehr Geld. Es ist eigentlich problemlos. Sie müssen nicht einmal jeden verdammten Tag vor dem Monitor oder dem CNBC sitzen und schreckliche Vermutungen anstellen, die meistens zu einer wütenden Episode führen, in der Fernbedienungen ausgelöst werden. Die Börse ist ein Chaos. Genau wie Matthew McConaugheys Charakter mit unserem aufstrebenden Leo im Wolf der Wall Street plaudert, "weiß niemand, ob eine Aktie steigen, fallen, seitwärts oder in verdammten Kreisen".

Das Mantra ist, einfach einen HFT-Freiberufler zu vermieten und nach Starbucks zu fahren und von einem Leben wie in den 80ern zu träumen, und Bob ist dein Onkel.

Willkommen in einer ganz neuen Welt, in der Sie bessere Aussichten haben, mehr Geld zu verdienen, wenn Sie über mehr Rechenressourcen verfügen.

Der Haken ist jedoch, dass jedes Computersystem da draußen einer Obergrenze unterliegt, die durch die Gesetze der Physik und Thermodynamik festgelegt ist. Sie können träumen, was Sie wollen, aber irgendwann wird ein Alarm ausgelöst (im übertragenen Sinne) und die Physik wird Sie aufhalten.

Wir befinden uns entweder in unmittelbarer Nähe oder haben diesen Punkt bereits überschritten. Immer mehr Kerne stapeln, schneidet es einfach nicht mehr.

Zu diesem Zeitpunkt musste jemand darüber nachdenken, mehr Ressourcen zu gewinnen. Etwas, das den Spieß umdrehen und das Spiel auf ein ganz neues Level bringen könnte. Immer mehr CPU- und GPU-Kerne zu stapeln und alle miteinander zu verketten, würde nicht mehr funktionieren. Die Gier des Traums war weit darüber hinaus.

Betreten Sie Physik und Quantencomputer.

Alles begann, als ein aufstrebender Physiker namens Richard Feynman anfing, von einer Welt jenseits digitaler Computer zu träumen. Er war ein Mann, der von Dingen auf subatomarer Ebene fasziniert war, und er legte den Grundstein für die Entwicklung einer Maschine, die die Quantengesetze der Natur für die Verarbeitung ausnutzen kann.

Bisher konnten die Daten aus der ganzen Welt zur weiteren Verarbeitung und Speicherung in binäre Darstellungen kodiert werden. Egal wie viele futuristische technologische Roadmaps wir durchquert haben, wir waren immer in diesem binären Gefängnis gefangen. Selbst mit unseren schwachen Fähigkeiten bei Vollgas haben wir so viel erreicht. Wir haben den Menschen auf den Mond gebracht, unsere unbemannte Raumsonde Voyager One, die 39 Jahre zuvor gestartet wurde, sendet immer noch zurück zur Erde. Wir haben vergangene 13 Milliarden Lichtjahre gesehen und wir haben Gravitationswellen entdeckt, die vor Milliarden von Jahren ausgebrochen sind, als zwei Schwarze Löcher kollidierten. So viel zu einem Computer, der nur mit Einsen und Nullen arbeitet.

Und jetzt sind wir hinter dieser Barriere.

Ein Computer, der die Art und Weise widerspiegelt, wie die Natur mit Daten arbeitet, weit über die Geschwindigkeit der binären Logik hinaus. Das ist es, was mit einem Quantencomputer gemeint ist. Ich werde näher darauf eingehen, aber ich werde nicht auf Einzelheiten auf Stammebene eingehen. Das ist eine Geschichte für einen anderen Blog.

In einer binären Verarbeitungsumgebung hängen die Fähigkeiten von der Anzahl der Transistoren ab. Mit Integrationstechnologien außerhalb des Ultra-Large-Scale-Bereichs und extremer Ultraviolett-Lithographie kann die Technologie jetzt mehr als 100 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter eines Siliziumwafers einpressen.

Unsere Frage bleibt. Wie unterscheidet sich eine Qualitätskontrolle von einem klassischen Binärcomputer?

Das Wesentliche ist einfach.

Quantenmaschinen nutzen die Parallelität. Es ist diese Leistung, die es Quantum-Computern ermöglicht, Milliarden von Möglichkeiten parallel zu nutzen, während herkömmliche Binärcomputer jeweils nur einen verarbeiten können.

Für Dilettanten ist das nicht so einfach. Aber alles, was über diese Erklärung hinausgeht, zerstört den Zweck dieses Blogs, indem es Komplexitätsebenen hinzufügt. Lassen Sie uns diese unordentlichen Dinge im nächsten Beitrag diskutieren.

Wie sollen Quantum-Computer also alle Finanzmodelle der Wall Street auf einmal verarbeiten?

Finanzdaten und Aktieninvestitionen arbeiten heutzutage nach den Prinzipien der modernen Portfoliotheorie. Es gibt Einblicke, wie ein Portfolio von Vermögenswerten für Investitionen aufgebaut werden kann, die so ausgewählt werden, dass die erwartete Rendite (oder der erwartete Gewinn) gegenüber einem Risikofaktor zu verschiedenen Zeitpunkten maximiert wird. Grundsätzlich handelt es sich um einen Optimierungsprozess, und leider zeichnen sich Quantencomputer bei solchen Optimierungsproblemen aus.

Nach der Theorie ist es möglich, eine effiziente Grenze für Portfolios zu finden, die die mögliche erwartete Rendite bei einem bestimmten Risiko maximiert.

Normale Computer können Portfolio-Probleme für immer bearbeiten und Datensätze durchlaufen, die unendliche Ergebnisse liefern, und sie wären nicht in der Lage, ein realisierbares Modell bereitzustellen. Bisher konnten unsere Digitalcomputer die Ecken abschneiden und von Annäherungen abhängen.

Was wäre jedoch, wenn wir von einer approximationsbasierten Lösung zu einer Präzisionslösung übergehen könnten? Derzeit vorhandene adiabatische Quantum-Computer wie Googles D-Wave sind in der Lage, das Portfolio-Problem in endlicher Zeit zu lösen.

Obwohl Quantum-Computer noch in den Kinderschuhen stecken, haben sie begonnen, daran zu arbeiten. Es ist ein bevorstehender Paradigmenwechsel.

Diese Geschichte wird in The Startup veröffentlicht, der größten Publikation für unternehmerische Initiative von Medium, gefolgt von mehr als 307.871 Personen.

Abonnieren Sie, um unsere Top-Storys hier zu erhalten.