Number-based High Fidelity Logical Qubit on the Surface Code FTQC

Abstract

양자컴퓨팅이 기존 컴퓨팅의 한계를 돌파하기 위해서는, 양자컴퓨터가 처리 가능한 계산 용량이 증가해야 한다. 하지만 양자 하드웨어의 높은 오류율로 인하여 양자컴퓨터의 계산 용량을 증가시키는 것은 기술적인 어려움을 수반한다. 현재 보편적으로 사용되는 방식은 surface-code 기반 결함허용 양자컴퓨팅 방식으로써, 물리적 큐비트와 게이트의 요구 오류율이 다른 기술에 비해 낮다는 장점을 가지고 있다. 그러나 surface-code 방식 역시 초기 단계의 접근법으로써 다양한 기술적 이슈를 포함하고 있는데 양자컴퓨팅 구현에 사용되는 큐비트 수가 너무 많다는 것이 대표적인 문제점이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존 surface-code 기반 결함허용 양자컴퓨팅에서 주로 사용되는 크기 증가형 방식이 아닌 다수의 하위 수준 논리적 큐비트를 사용하는 방식을 제안한다. 제안하는 방식은 블록 코드 방식에서 사용하는 방식을 surface-code 방식에 적용한 기술이다. 분석결과 동일한 큐비트 자원량을 가정할 때 제안한 기술이 더 낮은 논리적 오류율 특성이 나타남을 확인하였다. 이러한 연구를 토대로 기존의 surface-code방식의 효율성을 개선할 수 있을 것으로 기대한다.