論文の概要: Novel Quantum Circuit Designs of Random Injection and Payoff Computation for Financial Risk Assessment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23310v1
• Date: Thu, 31 Jul 2025 07:45:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-01 17:19:09.227394
• Title: Novel Quantum Circuit Designs of Random Injection and Payoff Computation for Financial Risk Assessment
• Title（参考訳）: リスク評価のためのランダムインジェクションとペイオフ計算の新しい量子回路設計
• Authors: Yu-Ting Kao, Yeong-Jar Chang, Ying-Wei Tseng,
• Abstract要約: 本稿では,リスク評価に適用可能な乱数インジェクション用と,直接ペイオフ計算用という,2つの重要な要素を持つ集積量子回路を提案する。 この回路はIBM Qiskit上で実装され、8つの並列スレッドと1600の計測ショットを用いて評価された。 その結果、ランダム性の有無とペイオフ計算の正確性の両方が確認された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum entanglement enables exponential computational states, while superposition provides inherent parallelism. Consequently, quantum circuits are theoretically capable of supporting large scale parallel computation. However, applying them to financial analysis particularly in the areas of random number generation and payoff computation remains a significant challenge. Experts generally believe that quantum computing relies on matrix operations, which are deterministic in nature without randomness. This inherent determinism makes it particularly challenging to design quantum circuits that require random number injection. JP Morgan[1] introduced the piecewise linear (PWL) approach for modeling payoff computations but did not disclose a quantum circuit capable of identifying values exceeding the strike price, suggesting a possible reliance on classical pre processing for interval classification. This paper presents an integrated quantum circuit with two key components: one for random number injection, applicable to risk assessment, and the other for direct payoff computation, relevant to financial pricing. These components are compatible with a scalable framework that leverages large scale parallelism and Quantum Amplitude Estimation (QAE) to achieve quadratic speedup. The circuit was implemented on IBM Qiskit and evaluated using 8 parallel threads and 1600 measurement shots. Results confirmed both the presence of randomness and the correctness of payoff computation. While the current implementation uses 8 threads, the design scales to 2 to the power of n threads, for arbitrarily large n, offering a potential path toward demonstrating quantum supremacy.
• Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは指数計算状態を可能にし、重ね合わせは固有の並列性を提供する。 その結果、量子回路は理論上、大規模並列計算をサポートすることができる。 しかし、特に乱数生成やペイオフ計算の分野での財務分析にそれらを適用することは大きな課題である。 専門家は一般に、量子コンピューティングは行列演算に依存しており、自然界においてランダム性のない決定論的であると考えている。 この固有の決定論は、乱数注入を必要とする量子回路の設計を特に困難にしている。 JP Morgan[1]は、ペイオフ計算をモデル化するためのピースワイズ線形(PWL)アプローチを導入したが、ストライク価格を超える値を識別できる量子回路は明らかにしなかった。 本稿では,リスク評価に適用可能な乱数インジェクション用と,金銭的価格に関する直接支払計算用という,2つの重要な要素を持つ集積量子回路を提案する。 これらのコンポーネントは、大規模並列性と量子振幅推定(QAE)を活用して二次的なスピードアップを実現するスケーラブルなフレームワークと互換性がある。 この回路はIBM Qiskit上で実装され、8つの並列スレッドと1600の計測ショットを用いて評価された。 その結果、ランダム性の有無とペイオフ計算の正確性の両方が確認された。 現在の実装では8つのスレッドを使用しているが、設計は n 個のスレッドのパワーに2倍にスケールし、任意の大きさの n 個のスレッドが量子超越性を示すための潜在的経路を提供する。

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