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1. 서론: 매직 스테이트 증류가 왜 중요한가현실적인 양자컴퓨터에서 범용 양자 계산을 구현하기 위해서는 Clifford 게이트 집합에 추가로 비-Clifford 게이트(T, CCZ 등)가 필요하다.그러나 오류정정 환경에서 비-Clifford 게이트를 직접 고신뢰도로 구현하는 것은 어렵기 때문에 대부분의 아키텍처는 매직 스테이트 증류(Magic State Distillation, MSD) 방식을 사용한다.하지만 문제는 다음과 같다.매직 스테이트 증류는 막대한 자원(큐빗, 회로 깊이, 시간)을 요구한다.대규모 양자컴퓨터에서는 증류 회로가 전체 시스템 자원의 90% 이상을 차지한다는 분석도 있다.고품질 매직 스테이트를 확보하기 위해 증류 단계를 반복해야 하므로 계산 지연(latency)이 증가한다.이로 인해 ..

1. Threshold가 중요한 이유: 실험적 양자 컴퓨팅의 뼈대양자 오류정정(QEC)에서 Threshold(임계 오류율) 은 시스템이 실질적으로 오류를 억제할 수 있는지를 판별하는 핵심 지표이다. Threshold는 물리 큐빗의 오류율이 특정 값보다 낮으면 논리 오류율이 지수적으로 감소하는 현상을 의미한다. 즉, Threshold는 “이 하드웨어가 양자 오류정정을 적용해도 되는가?” 를 결정하는 절대적 기준점이다.하지만 기존의 Threshold 연구는 대체로 단순화된 오류 모델, 즉 대칭적 Pauli 오류 채널 혹은 독립적인 depolarizing noise를 가정하는 경우가 많았다. 실제 하드웨어에서 발생하는 노이즈는 훨씬 복잡하며, 상관 오류(correlated noise), leakage 오류, ..

1. 비등방성 노이즈 모델이 중요한 이유양자 컴퓨터의 실제 하드웨어 환경에서는 모든 오류가 균일하게 발생하지 않는다. 예를 들어 초전도 큐빗 기반 시스템에서는 위상 오류(Z 오류)가 비트 플립 오류(X 오류)에 비해 더 높은 비율로 나타나는 경향이 있으며, 이온 트랩 시스템에서는 반대로 특정 비틀림 잡음이 강하게 작용한다. 이러한 불균일한 오류 발생 패턴을 바로 비등방성(Anisotropic) 노이즈 모델이라 부른다.기존의 많은 양자 오류정정 코드는 등방성 노이즈(Isotropic Noise), 즉 오류 종류가 모두 동일 확률로 발생한다는 가정을 기반으로 설계되었다. 하지만 실제 하드웨어는 이 가정과 맞지 않기 때문에, 등방성 모델에 최적화된 코드가 실제 환경에서는 기대한 성능을 내지 못하는 경우가 많다..