Die Leistungsfähigkeit von traditionellen Computern lässt sich aus physikalischen Gründen nur noch verlangsamt steigern. Davon merken wir dank Parallelisierung und Cloud Computing bei täglichen Anwendungen nur wenig. Quantencomputer funktionieren nicht auf der Basis der klassischen Physik, sondern machen sich die Gesetze der Quantenmechanik zu nutze. Dies erlaubt es, die physikalischen Grenzen von traditionellen Computern zu überwinden, was zu einer höheren Rechenleistung führen kann.

Was ist ein Quantencomputer?

Im Gegensatz zu klassischen Computern basieren Quantencomputer nicht auf Bits, sondern auf Qubits. Ein Qubit kann nicht nur den Zustand 0 oder 1 darstellen, sondern beliebige Zustände zwischen 0 und 1 annehmen. Ausserdem können die verschiedenen Qubits des Rechners auf quantenmechanische Art miteinander verbunden, sogenannt «verschränkt», sein. Dies ermöglicht höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und eine parallele Datenverarbeitung, was wiederum bedeutet, dass bestimmte Rechenprobleme schneller gelöst werden können.

Anwendungsfälle in der Finanzindustrie

Potenzielle Anwendungsfälle für Quantencomputern in der Finanzindustrie werden vor allem in den Gebieten Optimierung (z.B. Optimierung von Wertschriftenportfolios), Machine Learning (z.B. Betrugserkennung oder Kreditrisiko-Scoring) und Monte-Carlo-Simulationen (z.B. Pricing von Derivaten Finanzinstrumenten oder Value-at-Risk-Berechnungen im Risikomanagement) identifiziert.

Abbildung 1: Anwendungsgebiete von Quanten-Computing in der Finanzindustrie.

Konkret könnte dies den First Movern beispielsweise erlauben, komplexe und verbesserte Portfolio-Optimierungsverfahren zu implementieren beziehungsweise die Betrugserkennung oder die Preisermittlung von Derivaten zu optimieren.

Aktueller Entwicklungsstand

Es existieren verschiedene Ansätze für die Entwicklung von Quantencomputern, welche sich in den verwendeten Materialien und der Architektur unterscheiden. Diejenigen Quantencomputer, auf denen bereits Berechnungen ausgeführt werden können, haben gemeinsam, dass sie noch fehleranfällig sind und die Anzahl verfügbarer Qubits beschränkt ist. Dies offenbart, dass sich Quantencomputer derzeit noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden.

Allerdings bieten verschiedene Hersteller bereits heute interessierten Parteien Zugriff auf Quantencomputer über Cloud-Lösungen. Das ermöglicht, dass die Hochschule Luzern zusammen mit Inventx einen Quantenalgorithmus für die Optimierung eines Wertschriftenportfolios entwickelt. Dies zeigt, dass trotz der derzeitigen technologischen Limiten Quantencomputer in der Finanzwelt angekommen sind und erste Tests durchgeführt werden können.

Das Projektteam besteht aus Prof. Dr. Thomas Ankenbrand, Head Competence Center Investments, Denis Bieri, Senior Research Associate, Damian Lötscher, Research Assistant, Dr. Esther Hänggi, Lecturer, alle Hochschule Luzern, sowie Stefan Stettler, Senior IT Architect Software, Inventx AG.