量子回路学習によるビットコイン実現ボラティリティの動態
記事 arXiv papers · 著者: Tetsuya Takaishi
サマリー
この研究では、パラメーター化量子回路でビットコインの実現ボラティリティをモデル化し、生成系列が市場データに見られる統計的特徴を反映するかを調べています。5分足のビットコイン価格から日次の実現ボラティリティを算出し、単一量子ビット回路を学習させて長い合成系列を生成しています。マルチフラクタル・デトレンド変動分析を適用し、一般化ハースト指数、マルチフラクタルスペクトル、スケーリング指数などのスケーリング特性を調べています。
予測リターン系列の2次ハースト指数は約2分の1で、ほぼランダムな動きと整合しています。予測リターンと実測リターンはいずれもマルチフラクタル性を示し、シャッフル後もその一部が残ります。一方、実現ボラティリティの増分は強い反持続性を示し、ラフボラティリティ仮説と整合しています。結果は、選択したビットコインのボラティリティ特性を定性的に捉えたことを示唆しています。従来モデルに対する予測精度やトレード収益性の証拠は報告されておらず、結論は単純な回路と単一資産に関するものです。
主なアイデア
- 単一量子ビットのパラメーター化量子回路を学習させ、ビットコインの実現ボラティリティをモデル化しています。
- 5分足のビットコイン価格から日次の実現ボラティリティを算出しています。
- マルチフラクタル・デトレンド変動分析で、生成系列の特性を評価しています。
- 報告された2次ハースト指数では予測リターンはほぼランダムに見え、シャッフル後もマルチフラクタル性の一部が残ります。
- 実現ボラティリティの増分は顕著な反持続性を示し、ラフボラティリティと整合しています。
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全文
# Quantum Circuit Learning for Volatility Modeling: Multifractal Analysis of Realized Volatility Time Series # Quantum Circuit Learning for Volatility Modeling: Multifractal Analysis of Realized Volatility Time Series Herein, we propose a quantum circuit learning framework for modeling the realized volatility (RV) of Bitcoin and investigate the statistical properties of the predicted time series through multifractal analysis. Unlike conventional GARCH-type models, which require a pre-specified functional form for the volatility process, a parameterized quantum circuit directly approximates the volatility function from empirical data, eliminating the need for explicit model selection. Using five-minute Bitcoin price data, we construct daily RV, train a single-qubit parameterized quantum circuit, and generate a long synthetic time series from the optimized quantum circuit. Multifractal Detrended Fluctuation Analysis is applied to calculate the generalized Hurst exponent $h(q)$, the singularity spectrum $f(α)$, and the multifractal scaling exponent $τ(q)$. The predicted return series exhibits $h(2)\approx 0.5$, consistent with near-random dynamics, and both the predicted and the empirical return series display multifractality that partially persists after random shuffling. The increment series of RV shows pronounced anti-persistence with $h(2)\approx 0.05$--$0.1$, consistent with the rough volatility hypothesis. These results demonstrate that a simple single-qubit parameterized quantum circuit captures qualitatively some observed properties in Bitcoin volatility dynamics.
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