汉阳大学ERICA校区数理物理研究室权永宪教授研究团队于24日宣布，他们在IBM量子计算机上全球首次成功实现了利用“标志量子比特（flag qubit）”的量子错误校正电路（syndrome extraction circuit）。该成果被视为量子计算机商业化核心技术之一的“量子错误校正（Quantum Error Correction）”领域的重要技术性发展。

量子计算机虽然具备快速处理现有计算机难以完成的复杂运算的潜力，但由于量子比特（qubit）对外部环境极为敏感，因此极易产生错误。尤其是，随着电路规模的扩大，错误会不断累积，导致计算精度急剧下降。

为了克服这一局限，权永宪教授研究团队在IBM的非拓扑结构（non-topological）量子硬件上，成功实现了利用标志量子比特进行错误校正的电路。以往由于IBM系统的硬件限制，实际实现错误校正电路存在困难，而研究团队通过引入标志量子比特，构建出了能够有效检测错误的“综合提取电路（syndrome extraction circuit）”。

研究团队应用重复码（repetition code）进行实验，结果显示，当码距（长度）从3增加到9时，逻辑错误率（logical error rate）持续下降。此外，即使数据量子比特与用于错误检测的量子比特在物理上分离，或两者之间存在标志量子比特时，也呈现出相同趋势，从而验证了标志量子比特的实际效果。这证明了基于标志量子比特的电路能够在实际硬件限制下高效运行。

权教授表示：“本研究在IBM商用量子处理器上实验性地验证了错误校正电路的有效性，因此意义重大。今后若能将其扩展到更复杂的编码结构，将进一步提升量子错误抑制性能。”

在使用两个标志量子比特（flag qubit）的重复码（repetition code）中进行错误探测

此次研究被认为是实现大规模·错误内性（fault-tolerant）量子计算的重要里程碑，预计将有助于今后提升量子硬件的稳定性，并推动实用化量子计算机的发展。

该研究成果得到了韩国研究财团量子信息科学人才基础培育项目及个人基础研究项目的资助，并已于10月24日发表在了量子物理领域的世界权威学术期刊《Quantum》上。

论文为《Effectiveness of the syndrome extraction circuit with flag qubits on IBM quantum hardware》，硕士毕业生金永勋担任第一作者，权永宪教授为通讯作者。