IBM Quantum은 유용한 양자 컴퓨팅으로 가는 길이 현재 장치에서 완전한 오류 내결함성 컴퓨터로 직접 도약하는 것이 아니라, 오류 완화·오류 검출·오류 정정 기술의 연속적인 조합을 거쳐야 한다고 본다. Ali Javadi-Abhari, Blake Johnson, Alireza Seif, Jennifer Janechek가 2026년 9월 15일 발표한 자료에 따르면, 진전을 평가하는 실질적인 기준은 논리 큐비트의 수만이 아니라 가용한 자원을 사용해 신뢰성 있게 실행할 수 있는 회로의 규모와 복잡성이다.
이 구상은 한편으로는 시간과 샘플 수를, 다른 한편으로는 큐비트와 게이트 수를 절충해야 한다는 기본적인 상충 관계에 기반한다. 양자 오류 정정은 정보를 논리 큐비트에 인코딩하고 회로 실행 중이나 실행 후 오류를 처리하지만, 많은 큐비트와 게이트뿐 아니라 더 낮은 오류율의 하드웨어, 장거리 연결, 실시간 디코딩도 필요로 한다. 반면 오류 완화는 잡음의 영향을 줄이기 위해 회로를 반복 실행하는 방식에 의존하므로 샘플링 비용이 증가하며, 이 비용을 줄이기 위해 고성능 컴퓨팅을 활용할 수 있다.
하이브리드 방식은 무엇을 더하는가?
두 접근법의 중간 영역에서는 하이브리드 기술이 오류 정정과 오류 완화의 요소를 함께 사용한다. IBM은 최근 오류 정정 기술이 기본적인 물리 하드웨어의 오류율보다 약 10배 낮은 유효 오류율을 보였으며, 하이브리드 방식은 오류 완화만 사용했을 때와 비교해 추론된 샘플링 부담을 63배 줄였다고 설명한다.
한 가지 예는 시공간 코드와 사후 선택을 이용한 오류 정정으로, 낮은 가중치의 Pauli 검사를 공간과 시간에 걸쳐 분산한다. 하드웨어 실행은 요구된 검사를 통과하지 못하면 제외된다. 자료에 소개된 실험에서는 76개의 물리 큐비트를 사용해 64개의 논리 큐비트를 인코딩했으며, 314개의 T 게이트와 2336개의 CZ 게이트가 포함된 회로를 실행했다. 신드롬을 선택한 뒤 유효 게이트 오류율은 약 10배 개선되었고, 95% 신뢰수준에서 최소 충실도는 0.349였다.
그러나 선택 과정이 모든 오류를 제거하는 것은 아니다. 일부 잡음은 대칭성 검사를 통과할 수 있기 때문이다. 따라서 IBM은 이 방식을 확률적 오류 상쇄(PEC)와 결합한 연구 결과를 언급한다. 이를 통해 PEC만 사용할 때 필요한 것보다 훨씬 적은 샷 수로 유사한 기대값을 얻을 수 있었다. 이 결과가 완전한 오류 내결함성의 달성을 입증하는 것은 아니지만, 오류 검출과 오류 완화를 결합해 현재 장치에서 더 나은 성능을 끌어낼 수 있는 방법을 보여준다.
소프트웨어 제어는 오류 정정 체계의 일부다
이 접근법은 코드 설계에만 국한되지 않는다. IBM에 따르면 IBM Quantum 플랫폼과 Qiskit은 제어 펄스와 맞춤형 캘리브레이션부터 실행 중 측정, 고전적 처리, 즉각적인 피드백을 결합하는 동적 회로에 이르기까지 스택의 여러 수준에 접근할 수 있도록 한다.
전년도에 실험 서비스로 출시된 지시형 실행 모델은 클라이언트 측에서 오류 완화를 조정할 수 있게 하며, 프로파일링과 잡음 학습 도구도 제공한다. qiskit-noise-learning, qiskit-mitigation, Samplomatic과 같은 패키지를 사용하면 연구자들은 맞춤형 잡음 학습 프로토콜을 구축하고 표준화된 완화 전략을 실행할 수 있다. Executor 도구는 이진 측정 결과만 제공하는 대신 상태 정보와 IQ 포인트를 반환할 수 있어 디코딩, 상태 검증, 누설 분석에 도움이 될 수 있다.
완전한 오류 내결함성의 비용을 줄이는 두 가지 경로
이 자료는 조건부 양자 오류 정정도 다룬다. 여기서는 Clifford 게이트를 오류 정정으로 보호하는 한편, 인코딩된 T 게이트의 오류는 양자 확률과 같은 방법으로 완화한다. 완화가 Clifford에 속하지 않는 게이트에만 적용되므로, 논리 수준에서 작동하기 시작한 장치에서는 그 부담이 더 관리 가능한 수준이 될 수 있다.
또 다른 경로는 코드의 신드롬 측정에 따라 조건부로 결정되는 약한 횡회전을 사용하는 것이다. 전적으로 마법 상태의 준비와 증류, 텔레포테이션 전송의 라우팅에 의존하는 대신, 잘못된 신드롬을 가진 분기를 제외하거나 반복할 수 있다. IBM은 이 아이디어가 전통적인 Clifford + T 접근법과 비교해 실행 시간을 수십 배에서 수백 배까지 줄일 수 있다고 말하지만, 이는 생산 환경의 오류 내결함성 시스템에서 검증된 성능이 아니라 예상되는 연구 결과로 남아 있다.
실제로 무엇이 달라지는가?
계층적 코드는 또 다른 경로를 제시한다. 양자 Reed-Solomon 코드와 같은 대수 코드를 내부 qLDPC 코드 위에 배치해, 하드웨어 자체에 같은 수준의 복잡성을 추가하지 않고 내부 코드의 논리 연산을 외부 코드에 필요한 장거리 연결에 제공한다. IBM은 높은 비율의 내부 코드 위에 Reed-Solomon 코드를 구성하면 물리 오류율이 10-3일 때 이론적으로 1012 범위의 논리 연산에 도달할 수 있으며, 공학적으로 덜 복잡한 유닛을 사용할 수 있다고 설명한다.
그러나 실시간 계층적 오류 정정은 현재 세대 시스템에서 바로 이용할 수 없다. 이를 활용하려면 양자 처리 장치와 CPU 및 GPU 또는 특수 가속기 사이의 긴밀한 통합도 필요하며, IBM은 이를 IBM Quantum Systems API 및 양자 중심 슈퍼컴퓨팅 아키텍처와 연계하고 있다.
certi.news의 분석: IBM이 제시한 내용의 핵심 가치는 논의를 “오류 내결함성 컴퓨터는 언제 등장하는가?”라는 질문에서 보다 측정 가능한 질문으로 옮긴 데 있다. 즉, 경로상의 각 지점에서 어느 정도 규모의 회로를 신뢰성 있게 실행할 수 있는가라는 질문이다. 언급된 수치는 잡음 비용을 줄이는 데 중요한 진전이 있음을 보여주지만, 현재 장치가 완전한 오류 내결함성을 달성했거나 대규모의 실용적 애플리케이션이 이용 가능해졌다는 의미는 아니다. 결과는 잡음 모델, 샘플 선택, 고전적 자원에 의존하며, 확장성·연결성·디코딩에 필요한 시간 역시 여전히 해결되지 않은 문제다. 따라서 단계적 경로는 연구자들에게 유망해 보이지만, 개선된 논리 회로 실험과 대규모 오류 내결함성 양자 컴퓨터 구축 사이의 공학적 격차를 없애지는 못한다.