김세용 교수 연구팀, 병렬 섞임 몬테카를로 기법으로 노이즈 임계 확률 계산 성공
독일 아헨공대와 공동 연구… 양자 메모리 안정성 유지하는 최대 허용 오류율 도출
세종대학교는 김세용 물리천문학과 교수 연구팀이 마커스 독일 아헨 공과대학교 교수 연구팀과의 국제 공동 연구를 통해 양자 회로 수준(Circuit-level)에서 양자 메모리가 안정적 상태를 유지할 수 있는 최대 허용 오류 임계 확률을 도출했다고 17일 밝혔다.
이번 연구 성과는 양자 정보 과학 분야 권위지인 'npj 퀀텀 인포메이션'(npj Quantum Information) 2026년 8월5일 자에 게재됐다. 논문명은 'The random coupled-plaquette gauge model and the surface code under circuit-level noise'다.
양자컴퓨터는 외부 환경 노이즈로 인해 발생하는 연산 오류를 실시간으로 제어하는 것이 핵심 과제다. 연구팀은 통계 물리학의 '랜덤 결합 플라켓 게이지 모델'에 병렬 섞임 몬테카를로(Parallel Tempering Monte Carlo) 기법을 적용, 양자 회로에서 발생하는 일반적인 오류 형태에 대한 임계 확률을 정밀하게 계산해 냈다.
이번 연구 결과는 양자 하드웨어를 직접 구현하는 연구진과 기업이 장비 제작 시 준수해야 할 물리적 오류 임계치를 명확히 제시했다는 점에서 실용적 가치가 크다.
김 교수는 "다년간의 국제 공동 연구를 통해 양자 오류 보정의 이론적 한계를 구체화했다"며 "실용적인 양자컴퓨터 하드웨어를 구현하는 데 필수적인 규격 지표가 될 것"이라고 설명했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단과 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 수행됐다.
