Aplikace metod kvantové teorie ve finančních systémech

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. MSc. Petr Jizba, Ph.D.
  • Pracoviště / Workplace: KF FJFI
  • Kontakt / Contact: p.jizba@fjfi.cvut.cz
Osnova / Outline: 

Současné finanční trhy představují velmi komplikovaný psychologicko-sociologický system. Z empirických analýz, ale vyplývá, že kolektivní chování společnosti  je často popsáno jako specifický proces s dobře rozpoznatelnými emergentními charakteristikami. Podobný  typ chování je dobře znám ze statistické fyziky či kvantové teorie.  Během posledních dvou desetiletí fyzikové pomohli objevit a kodifikovat několik základních empirických poznatků o finančních trzích - například, že pravděpodobnostní distribuce u velkých tržních výnosů klesají přibližně nepřímo úměrně s třetí mocninou,  což platí univerzálně v celé řadě zcela nesouvisejících trhů. Fyzikální metody umožnily identifikovat také další obecné vlastnosti trhů, jako je sobě-podobné chování tržní volatility apod.

K analýze finančních systémů používají fyzikové poměrně široký repertoár metod; nerovnovážnou termodynamiku, fluktuační a škálovací teorie, teorii spinových  skel, teorii komplexity, entropické metody či teorie kritických jevů. Horkým tématem ekonofyziky jsou aplikace metod kvantové teorie na finanční trhy. Důležitým příkladem jsou dráhové integrály, které slouží v kvantové teorii k výpočtu amplitud přechodu mezi kvantovými stavy. Dá se ukázat, že dráhověintegrální  formulace kvantových procesů v imaginárních časech je ekvivalentní (a současně nezávislá od) formalismu stochastického počtu, který je jedním z úhelných kamenů kvantitativního finančnictví.

Cílem tohoto projektu je aplikovat metody a koncepty známé z kvantové mechaniky a  kvantové teorie pole k modelování  opčních trhů a úrokových sazeb.  Hlavní důraz bude kladen na dráhové  integrály a Hamiltonovskou formulaci polních teorií.  Stěžejní aplikace budou především v rámci opčních modelů ne-evropského  stylu (“barrier” a  “lookback” opce) a teorii úrokových sazeb .

Literatura / reference: 

[1] H. Kleinert, Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics, Polymer Physics and Financial Markets, (World Scientific, Singapore, 2009), pp 1418 - 1492

[2] B. E. Baaquie, Quantum finance: Path Integrals and Hamiltonians for Options and Interest Rates, (Cambridge University Press, Cambridge, 2007); Interest Rates and Coupon Bonds in Quantum Finance, (Cambridge University Press, Cambridge, 2009).

[3] H. Kleinert and V. Zatloukal, Green function of the double-fractional Fokker-Planck equation: Path integral and stochastic differential equations. Phys. Rev. E88 (2013) 052106; H. Kleinert and P. Jizba, Superpositions of Probability Distributions, Phys. Rev. E 78 (2008) 031122