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양자 컴퓨팅에서 표면 코드(Surface Code)는 높은 내구성과 비교적 낮은 물리적 요구로 인해 가장 널리 연구되는 양자 오류 수정 방식이다. 하지만 표면 코드가 실용성을 가지려면 단순히 오류를 정정하는 것뿐 아니라, 논리 큐비트(Logical Qubit) 간의 연산, 즉 로직 게이트 구현이 필수적이다. 문제는 표면 코드가 일반적인 게이트 모델처럼 임의의 2-큐비트 게이트를 직접 적용하기 어렵다는 점이다. 이 한계를 극복하기 위해 도입된 핵심 전략이 바로 Lattice Surgery(래티스 서저리)이다. Lattice Surgery는 코드 패치를 병합하거나 분리하는 연산을 통해 논리 게이트를 구현하는 기법으로, 고도 오류 내성을 유지하면서도 대형 양자 프로세서 구조에 적합하도록 설계되었다.1. Lat..

서론: 복잡한 안정자 구조를 효율적으로 다루기 위한 새로운 접근양자오류정정(QEC)의 핵심은 안정자(stabilizer)를 통해 오류를 측정하고, 그 결과를 바탕으로 논리 정보를 보호하는 데 있다. 그러나 복잡한 오류 패턴이 많아지고, 대규모 양자 시스템이 확장될수록 안정자의 크기와 연결 구조는 기하급수적으로 증가한다.이때 등장하는 개념이 바로 스플리트 스태빌라이저(split stabilizer)이다. Split stabilizer는 기존 안정자를 여러 개의 하위 안정자로 분해하여, 디코딩을 더 빠르고 정확하게 수행할 수 있도록 돕는 구조적 기법이다.스플리트 스태빌라이저는 최근 LDPC 코드, 서페이스 코드, 3D 토폴로지 코드 등 다양한 오류정정 방식에 적용되며 디코딩 속도 향상과 로컬 오류 검출 강화..

서론: 왜 4차원이 필요한가2D 서페이스 코드와 3D 토폴로지 코드는 양자오류정정에서 중요한 역할을 해왔지만, 더 높은 안정성과 효율성을 위해 연구자들은 4D 이상 고차원 토폴로지 코드(High-Dimensional Topological Codes)에 주목하고 있다.고차원 코드들은 단순히 차원을 확장하는 것이 아니라, 오류 패턴의 복잡성을 줄이고, 디코딩을 단순화하며, 매우 높은 임계값(threshold)을 제공한다는 점에서 혁신적이다.4D 토릭 코드(4D Toric Code)는 대표적인 예로, “비교적 간단한 디코더로도 매우 강력한 오류 보호가 가능하다”는 점 때문에 양자오류정정 이론에서 독보적 위치를 차지하고 있다.1. 고차원 토폴로지 코드란 무엇인가토폴로지 코드는 공간적 구조 속에 논리정보를 저장해..