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Pesc publication

Title
Otimização de Portfólio utilizando Computação Quântica com método QAOA
Research area
Algorithms and Combinatorics
Publication type
Master's thesis
Identification Number
Date
1/11/2024
Resumo

O problema de otimização de portfólio é um dos problemas mais eminentes no mercado financeiro, que tem como objetivo encontrar o maior retorno e o menor risco para um determinado portfólio, que terá a contribuição da computação quântica, considerando as pesquisas e trabalhos em andamento na área financeira, e a sua complexidade computacional depende da sua formulação e restrições utilizadas. Apresenta-se, nesta dissertação, a aplicação da computação quântica, no problema de otimização de portfólio, utilizando o método QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm), na busca pelo maior retorno e menor risco dos investimentos. Utilizamos os conceitos de retornos médios, covariância, correlação e fronteira eficiente, entre outros. Realizamos experimentos na seleção de ativos em portfólios gerados a partir dos dados da B3 e do Banco Central do Brasil, e que serviram de base para utilização e criação de algoritmos quânticos, através da execução em ambientes quânticos. Os resultados obtidos mostram que o comportamento encontrado no método clássico e quântico fez uma seleção de carteira parecidas, em um tempo de processamento aceitável, considerando o volume de dados processados, e nos dois casos, conseguindo alcançar o objetivo do problema. E de acordo com esse fato, a computação quântica mostra um potencial de evolução no problema pesquisado.

Abstract

The portfolio optimization problem is one of the most eminent problems in the finance market, which aims to find the highest return and lowest risk for a given portfolio, which will have the contribution of quantum computing, considering ongoing research and work in the finance area, and its computational complexity depends on its formulation and restrictions used. This dissertation presents an application of quantum computing, in the problem of portfolio optimization, using the QAOA method (Quantum approximate Optimization Algorithm), in the search for the highest return and lowest risk on investments. We use the concepts of average returns, covariance, transparency and efficient frontier, among others. We carried out experiments in the selection of assets in portfolios generated from data from B3 and the Central Bank of Brazil, which served as a basis for the use and creation of quantum algorithms, through execution in quantum environments. The results obtained show that the behavior found in the classical and quantum methods made a selection of similar portfolios, in an acceptable processing time, considering the volume of data processed, and in both cases, managing to achieve the objective of the problem. And according to this fact, quantum computing shows a potential for evolution in the researched problem.

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