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양자 컴퓨팅은 효율적인 고전 알고리즘이 알려져 있지 않고 아마도 존재하지 않을 수도 있는 계산 작업에 대해 효율적인 해결책을 가능하게 할 잠재력을 지니고 있습니다. 그러나 언젠가 가능해지기를 기대하는 대규모 양자 계산을 안정적으로 구현하기 위해서는 극복해야 할 매우 중대한 도전 과제가 있습니다.

문제의 핵심은 양자 정보가 극도로 취약하다는 것입니다. 단지 그것을 보는 것만으로도 말 그대로 망가뜨릴 수 있을 정도입니다. 이러한 이유로, 양자 컴퓨터가 올바르게 작동하려면 저장하는 양자 정보를 주변 환경으로부터 극도로 격리해야 합니다. 그러나 동시에 양자 컴퓨터는 이 양자 정보에 대해 매우 정밀한 제어를 제공해야 하며, 여기에는 적절한 초기화, 정확하고 신뢰할 수 있는 유니타리 연산, 그리고 계산 결과를 얻기 위한 측정 능력이 포함됩니다. 이러한 요구 사항 사이에는 분명 어느 정도의 긴장이 존재하며, 양자 컴퓨팅 초창기에는 양자 정보의 취약성과 부정확성 및 환경 잡음에 대한 민감성이 궁극적으로 양자 컴퓨팅을 불가능하게 만들 것이라고 보는 시각도 있었습니다.

오늘날 정확하고 신뢰할 수 있는 대규모 양자 컴퓨터를 구축하는 것이 엄청난 도전 과제라는 점에는 의심의 여지가 거의 없습니다. 그러나 이 노력에 도움이 될 핵심 도구, 즉 양자 오류 정정이 있으며, 이것이 이 분야에 정통한 대부분의 사람들이 언젠가 대규모 양자 컴퓨팅이 실현될 것이라는 낙관론을 갖게 하는 이유입니다.

이 과정에서는 기본 원리에 중점을 두어 양자 오류 정정을 공부합니다. 이번 레슨에서는 양자 오류 정정을 처음 살펴보며, 가장 먼저 발견된 양자 오류 정정 코드인 9-Qubit Shor 코드를 소개하고, 양자 오류 정정의 기초 개념인 오류의 이산화에 대해서도 논의합니다.

레슨 영상

다음 영상에서 John Watrous가 양자 오류 정정에 관한 이번 레슨의 내용을 단계별로 안내합니다. 또는 이 레슨의 YouTube 영상을 별도의 창에서 열 수 있습니다. 이 레슨의 슬라이드를 다운로드하세요.