양자 읽기 오류 보정이 초래하는 허위 양자 상태 신뢰도

초록

본 논문은 기존 양자 읽기 오류 보정(QREM) 방법이 초기화 오류를 무시함으로써 관측값에 체계적인 편향을 도입하고, 특히 다중 큐비트 스테빌라이저 상태의 충실도가 지수적으로 과대평가되는 현상을 밝힌다. 이를 통해 대규모 얽힌 상태 특성화와 VQE·QTE와 같은 알고리즘에서 거짓 양성 결과가 발생할 위험을 제시하고, 허용 가능한 초기화 오류 상한을 이론적으로 도출한다.

상세 분석

본 연구는 NISQ 시대에 널리 사용되는 양자 읽기 오류 보정(QREM)이 실제로는 초기화 오류(initialization error, SP AM error)를 측정 오류와 혼합하여 보정 행렬을 구성한다는 점에 주목한다. 전통적인 QREM은 측정 오류 행렬 M을 실험적으로 추정하고, 그 역행렬 M⁻¹을 이용해 관측값을 복원한다. 그러나 초기화 오류율 q_i가 존재하면 보정 행렬 Λ_i는 Λ_i M_i =