양자 용어집

두 큐비트를 입력받아, 제어(control) 큐비트가 |1⟩일 때만 목표(target) 큐비트를 반전시키는 2-큐비트 양자 논리 게이트.

두 입자가 아무리 멀리 떨어져 있어도 한쪽을 측정하는 순간 다른 쪽의 상태가 즉시 결정되는, 최대로 얽힌 두 큐비트 상태를 말한다.

정렬되지 않은 데이터베이스에서 원하는 항목을 고전 컴퓨터 대비 제곱근 배 빠르게 탐색하는 양자 알고리즘. 1996년 Lov Grover가 고안하였다.

선형 연립방정식 Ax = b의 해를 양자 컴퓨터로 지수적으로 빠르게 구하는 알고리즘. 2009년 Harrow, Hassidim, Lloyd가 제안했으며 양자 머신러닝·최적화 분야의 핵심 서브루틴으로 활용된다.

수십~수백 개의 큐비트를 가지지만 오류 정정이 불완전한 현 세대 양자 컴퓨터를 가리키는 용어. 2018년 존 프레스킬(John Preskill)이 제안했다.

다이아몬드 결정 격자 내에서 질소(N) 원자와 인접한 공공(V, 빈자리)이 쌍을 이루는 점결함으로, 상온에서도 스핀 큐비트를 광학적으로 조작·판독할 수 있는 고체 양자계이다.

큐비트가 에너지를 잃고 |0⟩ 상태로 되돌아가는 데 걸리는 시간(T1)과, 양자 중첩의 위상 일관성이 사라지는 데 걸리는 시간(T2)으로, 큐비트의 연산 가능 수명을 결정하는 핵심 지표이다.

양자계가 중첩 상태의 위상 정보를 유지할 수 있는 시간적 한계로, 환경과의 상호작용으로 인해 양자 간섭성이 소멸되기까지 걸리는 특성 시간이다.

빛의 최소 단위인 광자(photon)를 이용해 양자 정보의 기본 단위인 큐비트를 구현한 것으로, 광자의 편광·경로·시간 슬롯 등 자유도를 |0⟩과 |1⟩ 상태로 활용한다.

양자 오류로부터 정보를 보호하기 위해 여러 개의 물리 큐비트로 인코딩된 가상의 큐비트 단위로, 실질적인 양자 계산의 기본 단위로 기능한다.

주어진 함수가 '상수 함수'인지 '균형 함수'인지를 단 한 번의 양자 질의(query)로 판별하는 알고리즘으로, 고전 알고리즘 대비 지수적 속도 향상을 최초로 엄밀히 증명한 사례이다.

양자계가 환경과 상호작용하여 중첩·얽힘 등 양자적 특성을 잃고 고전적 확률 혼합 상태로 전환되는 현상.

클리퍼드 게이트만으로는 달성할 수 없는 범용 양자 계산을 가능하게 하는 비안정화자(non-stabilizer) 자원 상태. 매직 상태 증류(distillation)를 통해 내결함성 범용 양자 컴퓨팅의 핵심 연료로 쓰인다.

양자역학이 국소적 숨은 변수 이론으로 설명될 수 없음을 실험적으로 검증하기 위해 존 스튜어트 벨이 1964년에 도출한 통계적 부등식.

두 큐비트 사이에서 가능한 최대 얽힘 상태 네 가지를 총칭하며, 양자 얽힘의 가장 기본적인 예시이자 양자 통신·계산 프로토콜의 핵심 자원이다.

양자 회로와 고전 최적화기를 반복적으로 결합하여 분자·물질 해밀토니안의 최소 고유값(바닥 상태 에너지)을 구하는 혼합 양자-고전 알고리즘이다.

양자 컴퓨터와 고전 컴퓨터를 결합하여 분자·물질의 바닥 상태 에너지를 효율적으로 추정하는 하이브리드 양자-고전 알고리즘.

단일 큐비트의 양자 상태를 반지름 1인 구(球)의 표면 위 한 점으로 시각화한 기하학적 표현법. 중첩과 위상 정보를 직관적으로 나타낸다.

양자 컴퓨터를 이용해 큰 정수를 다항 시간 내에 소인수분해할 수 있는 알고리즘으로, 1994년 피터 쇼어(Peter Shor)가 고안하였다.

파울리 군의 가환 부분군(안정화 군)의 공통 +1 고유 공간을 부호어 공간으로 삼는 양자 오류 정정 부호이다. 쇼어·스틴·표면 부호 등 대부분의 실용적 양자 부호를 아우르는 통합 형식론을 제공한다.

양자 컴퓨터에서 큐비트의 상태를 변환하는 기본 연산 단위로, 고전 컴퓨터의 논리 게이트에 대응하지만 중첩과 얽힘을 활용한다는 점에서 본질적으로 다르다.

조합 최적화 문제의 근사 해를 구하기 위해 파라미터화된 양자 회로와 고전 최적화기를 반복적으로 결합하는 하이브리드 변분 알고리즘이다.

양자컴퓨터의 공격에도 안전하도록 설계된 암호 알고리즘 체계. 현재 널리 쓰이는 RSA·ECC를 대체하기 위해 NIST를 중심으로 표준화가 진행 중이다.

알 수 없는 양자 상태를 완전히 규명하기 위해 동일하게 준비된 여러 복사본에 다양한 측정을 반복 수행하여 밀도 행렬을 재구성하는 실험적 기법.

양자역학적 효과(중첩, 얽힘, 간섭)를 활용하여 물리량을 고전적 한계 이상의 정밀도로 측정하는 장치.

양자 연산 중 발생하는 오류(비트 반전, 위상 반전 등)를 큐비트의 중첩·얽힘 상태를 훼손하지 않고 감지·복원하는 기술이다.

양자 컴퓨터가 현존하는 가장 강력한 고전 컴퓨터로도 현실적인 시간 안에 풀 수 없는 특정 문제를 해결해 내는 이정표적 시점 또는 그 능력을 뜻한다.

유니타리 연산자 U의 고유상태 |ψ⟩에 대해 U|ψ⟩ = e^{2πiφ}|ψ⟩를 만족하는 위상 φ를 양자 회로로 고정밀도로 추정하는 알고리즘이다.

양자 컴퓨터가 특정 문제를 고전 컴퓨터보다 더 빠르거나 효율적으로 풀 수 있음을 실험적·이론적으로 입증한 상태. 단순한 속도 차이가 아닌, 자원 스케일링의 질적 우위를 의미한다.

얽힘(entanglement)과 고전 통신을 결합해 양자 상태(퀀텀 정보)를 물리적 입자의 이동 없이 원격지로 완벽하게 전송하는 프로토콜.

고전 이산 푸리에 변환을 양자 회로로 구현한 연산으로, 계산 기저 상태의 진폭을 주파수 영역으로 변환한다. 쇼어 알고리즘 등 핵심 양자 알고리즘의 근간을 이룬다.

양자 게이트들을 순서대로 연결하여 양자 비트(큐비트)를 조작하는 계산 모델로, 고전 논리 회로의 양자 역학적 확장이다.

양자역학의 원리를 이용해 두 통신자가 도청 여부를 물리적으로 감지하면서 비밀 암호 키를 공유하는 기술. 도청 시 양자 상태가 불가피하게 교란되므로 원천적 보안이 보장된다.

두 개 이상의 양자계가 아무리 멀리 떨어져 있어도 서로 독립적으로 기술할 수 없는 비고전적 상관관계. 한 계를 측정하면 나머지 계의 상태가 즉각 결정된다.

페르미온의 반교환 관계를 만족하는 생성·소멸 연산자를 스핀(큐비트)의 파울리 연산자로 정확히 대응시키는 수학적 변환으로, 양자 컴퓨터에서 페르미온계를 시뮬레이션하는 핵심 도구다.

전자기장으로 진공 속에 가둔 단일 이온의 내부 전자 상태(또는 진동 모드)를 양자 비트로 활용하는 물리적 큐비트 구현 방식이다.

오류 수정 없이 수십~수천 개의 큐비트를 운용하는 현세대 양자 컴퓨터 및 그 시대를 가리키는 용어로, 2018년 존 프레스킬이 제안하였다.

레이저로 포획한 전기적으로 중성인 원자(주로 루비듐·세슘)의 내부 에너지 준위 두 개를 이용해 0과 1의 중첩 상태를 구현한 큐비트.

양자계가 두 가지 이상의 상태를 동시에 가질 수 있는 성질. 측정하기 전까지 계는 여러 가능성이 공존하는 상태에 놓여 있다.

초전도 회로의 양자 효과를 이용해 구현한 인공 원자로, 현재 양자 컴퓨터 하드웨어의 주류 플랫폼이다. 마이크로파 신호로 양자 상태를 조작한다.

두 양자 상태가 얼마나 유사한지를 나타내는 척도로, 0(완전히 다름)에서 1(완전히 동일)사이의 값을 가진다.

양자 시스템의 물리량을 관측하는 행위로, 중첩 상태를 특정 고유값으로 '붕괴'시키며 확률적 결과를 산출한다.

양자컴퓨터의 기본 정보 단위로, 고전적인 비트가 0 또는 1만 가질 수 있는 것과 달리 0과 1의 중첩 상태를 동시에 가질 수 있다.

파울리 군을 켤레 변환으로 파울리 군 자신에 보내는 유니터리 연산자들의 집합으로, 양자 오류정정과 측정 기반 양자계산의 핵심 구조를 이룬다.

단일 큐비트 파울리 행렬 {I, X, Y, Z}에 위상 인수(±1, ±i)를 곱하여 닫힌 군을 이루는 16개 원소의 집합으로, 양자 오류 정정과 안정자 형식론의 핵심 대수 구조이다.

2차원 격자 위에 물리 큐비트를 배열하고 인접 큐비트 간의 측정만으로 오류를 감지·수정하는 위상학적 양자 오류 정정 부호.

큐비트를 |0⟩ 또는 |1⟩의 고전적 상태에서 두 상태가 균등하게 중첩된 양자 상태로 변환하는 단일 큐비트 양자 게이트.