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양자 오류 정정에서 가장 큰 난제는 ‘확장성과 효율성’이다. 표면 코드(Surface Code)처럼 안정성과 구현성이 뛰어난 코드도 거리(d)를 늘리기 위해서는 물리 큐비트 수가 d² 규모로 증가하는 심각한 오버헤드를 가진다. 이 문제를 해결하기 위한 유력 대안이 바로 Quantum LDPC(Low-Density Parity Check) 코드이다. Quantum LDPC 코드는 안정자 밀도(stabilizer weight)가 매우 낮으면서도 큰 코드 거리와 낮은 오버헤드를 동시에 보장해, 대규모 양자 컴퓨터의 현실적 구현을 가능하게 하는 차세대 오류 정정 코드 후보군이다. 이 글에서는 Quantum LDPC 코드의 구조적 특징, 수학적 기반, 구현상의 장점, 그리고 최신 연구 동향을 체계적으로 설명한다...

매직 스테이트 증류(Magic State Distillation, MSD)는 오류 내성 양자 컴퓨팅에서 비(非)-Clifford 게이트, 특히 T 게이트를 구현하기 위한 핵심 기술이다. 표면 코드나 Steane 코드 같은 오류 수정 코드는 안정성은 높지만 Clifford 게이트만으로는 범용 양자 계산을 구성할 수 없다. 결국 T 게이트가 필요하고, 이를 구현하기 위한 표준적 접근이 매직 스테이트 증류이다. 하지만 증류 비용은 막대하며, 전체 양자 컴퓨터 자원의 70~90%를 소비할 수 있다. 이 때문에 최근 연구에서는 증류 비용을 낮추기 위한 고급 MSD 프로토콜들이 등장하고 있다. 이 글에서는 기존 MSD의 원리를 시작으로, 최신 고급 기법들이 어떤 방식으로 자원 효율과 오류 내성을 극적으로 개선하는지..

양자 오류 수정 코드는 대형 양자 시스템을 실용적으로 만들기 위한 핵심 요소이며, 그중에서도 게이지 색코드(Gauge Color Code)는 최근 큰 관심을 받는 고급 구조다. 이는 전통적인 색코드(Color Code)를 기반으로 하지만, 안정자(stabilizer) 대신 ‘게이지 연산자(gauge operator)’를 도입하여 연산 구조를 단순화하고 오류 정정 효율을 극대화하는 방식으로 설계되었다. 특히 복잡한 논리 게이트를 Transversal 방식으로 수행할 수 있는 점은 게이지 색코드의 가장 큰 장점으로 꼽힌다. 이 글에서는 게이지 색코드의 구조적 개념, 기존 색코드와의 차이, 그리고 이점과 실용성에 대해 전문적으로 설명한다.1. 색코드(Color Code)의 기본 구조색코드는 2차원 또는 3차원..