비선형 붕괴 동역학 제어 및 큐비트 복구

현재 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 장치의 확장성은 초전도 큐비트의 공명 디코히어런스를 유발하는 재료 결함, 특히 2준위 시스템(TLS)에 의해 제한됩니다. 본 연구는 IBM Quantum ibm_fez 프로세서를 활용하여 ‘소프트웨어 정의 하드웨어’ 최적화를 시연하고, 새로운 ‘명령어 수준 보정 주입’ 기술을 통해 표준 컴파일러 제약을 우회하여 연속적인 비공명 AC 스타크 구동을 적용했습니다. 실험은 플로케 공학(Floquet engineering) 접근법을 사용하여 펄스 수준 해밀토니안 엔지니어링을 수행했습니다. 맞춤형 명령어 수준 보정을 구현하여 연속적인 비공명 AC 스타크 구동을 적용함으로써, 큐비트 주파수를 효과적으로 변조하여 결함 상태와의 공명 상호작용을 회피했습니다. 이 프로토콜 적용 결과, 결함이 있는 큐비트(Q150)에서 램지 간섭 무늬가 성공적으로 복원되어 약 6.36 µs의 일관성 시간(T2*)을 달성했습니다. 또한, ‘스타크 복구’ 프로토콜은 표준 CPMG 동적 디커플링보다 통계적으로 우수하여 일관성 시간을 11.3% 연장했습니다. 엔지니어링된 상관 노이즈 하에서 위상학적 도메인 벽의 디지털 시뮬레이션에서는 표준 지수 모델을 크게 능가하는 시그모이드 안정성 임계값(SSE ≈ 0.0008)이 나타났습니다. 이러한 결과는 펄스 수준 해밀토니안 엔지니어링이 현재 NISQ 플랫폼에서 손상된 하드웨어 자원을 효과적으로 복구할 수 있음을 입증합니다.