量子计算：在新领域打击舞弊

2020 年，西班牙量子技术初创公司 Multiverse Computing, 在欧盟各地测试了量子算法去发现一组真实的信用卡支付可能存在的舞弊情况的能力。该算法在 IBM 量子计算机上运行，筛选了近 300,000 笔付款，并识别了 200 笔舞弊交易。Multiverse 的联合创始人兼首席安全官 Román Orús 博士在接受Fraud Magazine采访时表示，与许多金融机构目前使用的人工智能软件 (AI) 相比，他公司的量子算法在识别舞弊方面的准确率高出 2% . Orús 补充说，2% 可能看起来并不重要，但是这几个额外的百分点可以帮助一家大型银行避免数百万美元的舞弊损失。

使用量子技术（使用亚原子粒子物理学的技术）的计算机可以立即解决普通 PC 可能需要数十年才能解决的计算问题。物理学家和其他专家研究了它在现代生活中的许多困境中的应用，从应对气候变化到减少交通拥堵和开发长效电池。（参见“你准备好迎接量子计算革命了吗？”，Shohini Ghose，哈佛商业评论，2020 年 9 月 17 日，以及 Stephen Gossett 的“ 10 个量子计算应用和示例”，BuiltIn，2022 年 6 月 8 日。）

量子技术快速处理庞大数据集和识别模式的能力，现在为发现舞弊带来了很大的希望，特别是在每天发生大量资金和数百万笔交易的银行业。

“量子计算可能会改变发现和预防舞弊的游戏规则，”技术犯罪研究所首席执行官、CFE 沃尔特曼宁说。“我们已经在使用人工智能进行网络安全和舞弊的检测，这在未来将变得更加重要。”

事实上，全球的企业、银行和政府都在意识到量子计算的重要性和危险性。该技术不仅有望帮助提高利润，而且可能对未能跟上寻求利用这些创新为自己谋利的不良行为者的组织构成安全威胁。（参见“公司不能在量子革命中落后”，Karina Robinson，金融时报，2022 年 7 月 12 日，以及“你现在如何为量子计算的未来做好准备？” EY Quantum Readiness Survey 2022，UKRI , 2022 年 6 月。）

摩根大通（JPMorgan Chase）和高盛（Goldman Sachs）等金融业巨头已经采取行动，内部研究团队正在探索量子技术可以增强其服务并加速日常运营的方法。（参见“量子商业化：金融服务可能成为第一个利用优势的行业”，作者：John Prisco，福布斯，创新，2021 年 2 月 19 日；“应用研究与工程的未来实验室”，摩根大通；以及“以量子速度投资,”Goldman Sachs。）美国商务部的国家标准与技术研究院 (NIST) 已经预见到不良行为者可能会通过一个项目部署该技术，该项目呼吁密码学家设计可以抵御量子计算机攻击的加密方法。（请参阅“ NIST 揭示了 4 种抗量子加密算法以防止未来的攻击”，安全人员，安全，2022 年 7 月 11 日。）

然而，尽管量子技术可能有望打击舞弊行为，但该技术广泛使用的可行性也存在疑问。不仅实施新技术的成本仍然令人望而却步，而且在使用它来预测舞弊行为时，道德方面的考虑也会发挥作用。但首先，快速介绍一下量子计算是如何工作的，以及它的不同之处。

量子技术101

量子计算基于量子力学——研究原子和亚原子粒子（即光子、电子等）的物理特性。量子计算机与经典计算机的不同之处在于它的比特，这是计算机操作的基本信息单位。日常商务或家庭计算机使用 1 和 0 位，也称为双处理系统。从电子邮件到有声读物，再到用于撰写这篇文章的 PC，一切都是由仅包含 1 和 0 的信息组成的。

但是量子计算机依赖于量子比特或量子比特，它们与 1、0 或两者的组合一起工作，这种现象称为叠加。叠加允许物体同时存在于多个地方。这允许量子计算机同时计算大量方程或可能性——这是常规计算机必须逐步完成的任务。量子位可以设计为光子、电子或原子核，运行在 300 个量子位上的量子系统可以显示比宇宙中的原子更多的状态。（参见“量子计算如何改变金融服务”，麦肯锡公司，2020 年 12 月 18 日，以及“量子计算简介：量子位、叠加等”，教育工作者 Erin Schaffer，2021 年 8 月 19 日。）

理解量子计算的另一部分是量子纠缠。与大多数亚原子粒子一样，量子位可以连接或纠缠，这意味着对一个量子位的作用可以影响另一个。所以，如果两个量子位纠缠在同一个量子态中，改变一个量子位的状态会自动切换另一个量子位的状态。即使量子位相隔很远，也可能发生状态切换。这种现象允许创建互连的量子比特链，从而将量子计算机加速十倍。事实上，量子计算机执行计算的速度是惊人的。例如，在 2019 年，谷歌的 54 量子位量子处理器 Sycamore 在 200 秒内执行了一项计算，即使在最先进的经典超级计算机上也需要 10,000 年，根据《自然》杂志上的一篇文章。（看 ”解说员：什么是量子计算机？” Martin Giles，麻省理工科技评论，2019 年 1 月 29 日；“ 金融科技的未来——支付舞弊检测中的应用量子优化”，作者：Manmeet Singh、Mani Singh 和 Colin Stolpa，FIS，2021 年 3 月；和“使用可编程超导处理器的量子霸权”，《自然》，2019 年 10 月 23 日出版。）

破坏误报

除了这些令人难以置信的速度之外，它们的准确性也将是发现和预防舞弊行为的一个重要因素。

如今，大多数金融机构都采用最先进的舞弊检测系统，这些系统使用先进的算法，但这些系统在标记可疑活动时仍会产生大量误报。“舞弊检测系统仍然高度不准确，造成 80% 的误报，导致金融机构过度规避风险，”IBM Quantum 量子应用研究和软件经理 Stefan Woerner 博士告诉舞弊杂志。

对虚假警报进行分类是一项耗时的任务，舞弊分析师经常阻止合法交易，从而引起银行客户的挫败感和不信任。事实上，数字舞弊预防公司 Kount 估计，仅在 2018 年，误报就使美国电子商务商家损失了大约 20 亿美元的净收入损失。同年，福布斯引用了一项 451 Research 研究，该研究表明，三分之一的美国购物者不太可能回购这些错误拒绝信用卡的商家。（参见“沉默的销售杀手：误报”，Kount 和“三个数字商务增长机会”，作者：Jordan McKee，福布斯，2018 年 11 月 19 日。）

Multiverse Computing 战略和外展负责人、量子战略研究所变革管理负责人 Esperanza Cuenca Gómez 说，量子机器学习技术，特别是来自量子支持向量机的技术，在对抗误报方面显示出了希望。（支持向量机包含一组监督学习模型，用于异常值检测以及数据分类和回归。请参阅Scikit Learn 的“ 1.4. 支持向量机”。）

“量子支持向量机似乎非常适合发现误报，”Cuenca Gómez 说。“这些机器所做的是将数据分为两类，一旦机器经过训练，它们就能够确定新数据属于哪一类。”

这些机器学习算法与量子计算机相结合，可以以令人难以置信的速度梳理大型数据集，这可以使舞弊审查员从耗时的数据分析工作中解放出来，并大大降低误报率。

预测舞弊

预测也可能是量子计算更有前途的用途之一。该技术的量子纠缠和叠加能力可以在普通 PC 的一小部分时间内预测多种场景。它还可以产生更准确的结果。

“由于复杂数据结构的挑战，量子计算机的数据建模能力有望在发现模式、执行分类和做出预测方面表现出色，”Woerner 说。

“这种量子机器学习模型可能有助于提高分类器的性能，并有助于更好地发现舞弊的行为。”

通过将量子计算与所谓的内核算法（用于模式分析的支持向量机中使用）相结合，反舞弊人士很可能能够做出非常准确的预测并在此过程中防止舞弊。例如，一台量子计算机可以以无与伦比的速度精确预测银行客户是否可能进行舞弊。至少理论是这样的。[参见 Tejumade Afonja 的“ Kernel Functions ”，Towards Data Science，2017 年 1 月 2 日，以及“ Major Kernel Functions in Support Vector Machine (SVM) ”，GeeksforGeeks，2022 年 2 月 7 日。]

但并非所有人都相信这些。一方面，昆卡·戈麦斯对量子计算机的舞弊预测能力持谨慎态度，并对可能出现的道德困境提出警告。

“暂时把我们从我们使用的技术中抽离出来，无论是量子技术、经典技术还是其他尚未发明的技术，一些关键问题是：我们可以对预测做什么？可以仅根据预测拒绝某人吗？我们如何确保我们做出的决定是公正和不偏不倚的？”

各行各业都在讨论量子技术的伦理问题，不仅涉及预测，还涉及数据保护和其他网络安全风险。Cuenca Gómez 敦促金融机构现在做好准备，解决使用量子预测进行舞弊分析的伦理问题。（参见“量子计算可能给企业带来道德风险。是时候做好准备了”，Scott Buchholz 和Beena Ammanath，Deloitte Insights，2022 年 5 月 12 日，以及“为什么创新领导者必须考虑量子伦理”，作者 Mira Pijselman，EY。)

量子技术能否根除金融舞弊？

量子计算仍处于起步阶段，它对速度、准确性和预测的承诺可能使其成为打击金融和其他类型舞弊的优势。但未来几代技术能否让舞弊者出局还有待观察。

“财务舞弊问题超出了技术和数学方面的考虑，”昆卡戈麦斯说。

“有一个重要的变量我们可能没有在这里考虑，这个变量是人类的聪明才智。从事件视界的这一面来看，很难说计算机、量子或其他尚未发明的[技术]能否完全超越人类的聪明才智，从而在未来彻底根除金融舞弊。”

沃尔纳表达了类似的观点。“检测舞弊和其他恶意活动总是一场竞赛，谁拥有最好的工具，谁就拥有优势，直到现任者赶上并接管。”

确实，赌注很高。如果舞弊者能够使用量子计算机或任何能够破解用于保护银行交易的加密的强大量子设备，那么防止舞弊的动态可能会发生巨大变化。想想在 COVID-19 大流行期间利用机器人和暗网来博弈政府失业保险系统并窃取价值数十亿美元的援助的独创性舞弊者。（请参阅“大流行期间失业保险舞弊如何爆发”，Cezary Podkul，ProPublica，2021 年 7 月 26 日。）

目前，普通舞弊者可能缺乏获取这项技术的手段。它不仅成本高昂，而且只有少数人会真正理解量子计算。但是，国际网络卡特尔和从勒索软件中获得巨额收入的技术犯罪分子将来可能获得量子计算机的幽灵是非常现实的可能性。

“借助量子计算，我们当前的加密技术将比你想象的更快过时；一旦舞弊者可以使用量子技术，几乎所有由现有加密保护的数据都将被暴露，”曼宁说。

“如果您考虑设备和网络上的网络安全保护，类似于物理世界中的锁和入侵警报的工作方式，那么量子计算将相当于一把万能钥匙。”

经典计算机目前使用的加密依赖于一组数学方程和算法，量子计算机可以在几秒钟内破解。这种量子设备尚不可用，但这种设备的想法引发了一场创造量子安全密码学的竞赛。

2016 年，NIST 发起了一场竞赛，呼吁学术界和行业密码学家设计一种可以抵抗量子计算机解密的算法。7 月，NIST 将其决赛入围者缩小到四种加密算法，成为其后量子加密标准的一部分，以保护跨公共网络交换的信息和用于身份保护的数字签名。（参见“特勤局加快打击 Covid-19 诈骗”，CNN 的 Sean Lyngaas 着，2021 年 12 月 21 日更新；“量子安全密码学的竞赛正在进行中”，Sophia Chen，The Verge，2021 年 6 月 11 日；和“第三次 PQC 标准化会议”，NIST，2021 年 6 月 14 日。）

但在打击舞弊者方面，Woerner 认为混合技术是制胜法宝。“如果我打赌，这场比赛的获胜者将拥有人工智能和量子技术，再加上经典的计算机，”他说。

事实上，IBM 在 4 月推出了 z16 计算机，该计算机使用最先进的人工智能和量子密码学来识别大量交易中的潜在舞弊行为。它是第一台使用量子安全系统的计算机，该系统旨在保护数据免受未来可能来自量子技术的威胁。（请参阅“ IBM z16 解决财务舞弊和量子黑客”，Cliff Saran，《计算机周刊》，2022 年 4 月 5 日。）

未来快到了

根据 Deloitte Insights，International Data Group 预测，未来三年内，25% 的财富 500 强公司将使用量子计算机。（请参阅“量子计算可能会给企业带来道德风险。是时候做好准备了。”）摩根大通、富国银行、高盛、瑞穗和 MUFG 等银行已经在使用云服务来访问大型科技公司拥有的量子技术。（请参阅“金融市场可能在五年内使用量子计算，”作者：Dashveenjit Kaur，T_HQ，2021 年 5 月 4 日。）2020 年 10 月，在线支付巨头 PayPal 与 IBM 合作，探索量子计算机是否有利于安全、信用风险操作和舞弊检测。PayPal 目前使用机器学习算法来检测舞弊活动，但与 IBM 的早期实验表明，与普通 PC 相比，量子技术可以大大减少时间和成本。（请参阅“了解PayPal 与 IBM 合作使用量子计算来改进其检测舞弊和承保的方式”，作者 Bianca Chan，Business Insider，2022 年 1 月 7 日。）

量子计算领域也获得了全球政府的资助。2018 年 10 月，欧盟启动了量子技术旗舰计划，预计预算为 10 亿欧元。（参见“量子技术旗舰”，欧盟委员会，2021 年 9 月 27 日。）

2021 年 3 月，美国能源部宣布将投资 3000 万美元用于其最初于 2018 年启动的量子信息科学项目。（参见“美国能源部宣布为量子信息科学提供 3000 万美元以应对 21 世纪新兴挑战”，美国能源部，Energy.gov，2021 年 3 月 9 日。）

市场研究公司 MarketsandMarkets 估计，到 2021 年，量子计算行业价值 4.72 亿美元，到 2026 年可能增长到 17.6 亿美元；然而，截至发布时，这些数字与当前的 AI 行业相比相形见绌，预计到 2026 年该行业将增长到 3096 亿美元。[请参阅，“受 COVID-19 影响的量子计算市场（系统和服务）、部署（在场所和基于云的）、应用、技术、最终用途行业和地区 - 到 2026 年的全球预测，”MarketsandMarkets，Marketresearch.com。]

如果金融机构想要为量子做好准备，他们需要了解量子计算机是如何运作的，以及一旦技术可用，他们如何能够有效地将它们整合到他们的舞弊检测操作中。银行和反舞弊专家必须跟上这一新兴趋势，包括对员工进行技术培训和实施必要的技术更新。量子计算机提出了重大挑战，尤其是在尺寸、可扩展性和量子比特的变化无常方面。

组织面临的另一个重要因素是获得量子计算机的绝对成本。对于小型金融机构或其他组织而言，计算机本身可能过于昂贵。尽管金融机构可以使用基于云的服务通过经典计算机访问量子技术，但它们的价格一直高达 1500 万美元。（请参阅“新混合云：量子计算 + 经典计算？”，福布斯的 John Koetsier，2020 年 12 月 17 日，以及“ D-Wave 现在正在运送其价值 1500 万美元、10 英尺高的新型量子计算机”，作者Chaim Gartenberg，The Verge，2017 年 1 月 25 日。）

但即使是大公司也可能面临实施该技术的艰苦战斗。PayPal 的项目预计将于 2023 年投入使用，但缩减和重组迫使支付公司关闭其量子业务。（请参阅“由于市场压力挤压支付巨头，PayPal 刚刚解雇了其负责量子计算、密码学和分布式账本技术的研究团队”，Bianca Chan，Insider，4 月 11 日。）

“量子技术更像是一场马拉松，而不是短跑，”昆卡·戈麦斯说。“我们这里说的是长期博弈，这是技术发展的共同特点。”