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양자 오류정정(Quantum Error Correction, QEC)은 노이즈와 외부 간섭으로 매우 취약한 양자 상태를 안정적으로 유지하기 위한 핵심 기술이다. 그중에서도 양자 디코더(quantum decoder) 는 오류정정 코드가 실제로 동작하기 위해 반드시 필요한 계산 핵심이다. 수백~수천 개의 물리적 큐비트에서 발생하는 오류를 실시간으로 탐지하고, 그 경로를 추적하여 가장 가능성 높은 복원 연산을 결정하는 알고리즘이 바로 디코더다. 이 글에서는 대표적인 디코더의 구조와 오류 경로가 어떻게 복원되는지를 이론적·공학적으로 분석한다.1. 양자 디코더의 역할: 오류정정의 두뇌양자 오류정정의 과정은 크게 두 단계로 나뉜다.오류 감지(Error detection)오류 복원(Error correction)오류..

표면 코드(Surface Code)는 현재까지 제안된 양자 오류정정 코드 중에서 가장 실용화 가능성이 높은 구조로 평가받는다. 초전도 큐비트, 이온트랩, 스핀 큐비트 등 다양한 물리적 플랫폼에서 구현 가능한 데다, 높은 내결함성(fault tolerance)을 갖추고 있어 대규모 양자 컴퓨터의 기초 구조로 가장 유력한 후보로 자리 잡고 있다. 본 글에서는 표면 코드가 어떤 원리로 작동하며 어떻게 높은 안정성을 확보하는지를 이론과 구조를 중심으로 상세히 분석한다.1. 표면 코드의 기본 개념표면 코드는 2차원 격자 형태의 큐비트 구조를 기반으로 한다. 격자는 데이터 큐비트와 측정 큐비트로 구성되며, 측정 큐비트는 주기적으로 주변 데이터 큐비트의 오류 상태를 측정한다. 이 측정 결과를 통해 오류를 검출하고 원..

양자컴퓨팅의 상용화를 가로막는 가장 큰 장벽은 노이즈로부터 정보를 지켜내는 방법, 즉 안정적인 논리 큐비트(logical qubit) 를 만드는 일이다. 현재 존재하는 물리적 큐비트는 외부 환경에 매우 민감하여, 단 몇 마이크로초의 상호작용만으로도 쉽게 상태가 붕괴한다. 이 때문에 물리적 큐비트 하나만으로는 안정적인 계산 수행이 사실상 불가능하며, 여러 개의 물리적 큐비트를 결합해 하나의 논리 큐비트를 구성하는 과정이 필수적이다.1. 논리 큐비트란 무엇인가?논리 큐비트는 여러 물리적 큐비트를 묶어 노이즈를 억제하고 오류 발생 확률을 낮춘 상위 추상화 계층의 큐비트다. 예를 들어 Surface Code에서는 하나의 논리 큐비트를 구현하기 위해 수십~수백 개의 물리 큐비트가 필요하다. 이는 단일 큐비트의 취..