2023년 12월, Harvard 물리학과 Mikhail Lukin 교수팀은 AOD 기반 재구성 가능한 중성 원자 배열과 구역화(Zoned) 아키텍처(저장·얽힘·읽기 세 구역)를 결합한 논리 큐비트 프로세서를 구현했다. 이 연구는 Harvard, MIT, Caltech, NIST/메릴랜드 대학교 소속 연구자들이 공동으로 수행했으며, QuEra Computing이 재정적 이해관계를 가지고 있다.
연구팀은 3D [[8,3,2]] 코드 블록 16개(물리 큐비트 128개)로 48개의 논리 큐비트를 동시 활성화하고, 228개의 논리 2큐비트 게이트와 48개의 논리 CCZ 게이트를 포함하는 4D 하이퍼큐브 연결 샘플링 서킷을 실행했다. 별도로 2D 색상 코드([[7,1,3]])로 40개의 논리 큐비트도 구현했다(물리 큐비트 280개 사용).
핵심 성과는 세 가지다:
- 임계값 이하 동작 입증: d=3~d=7 표면 코드에서 횡단(Transversal) CNOT 게이트의 논리 벨 오류율이 코드 거리 증가에 따라 감소함을 확인해 임계값 이하 동작을 입증했다.
- 결함 허용 상태 초기화: 논리 큐비트 |0L⟩ 초기화 충실도 99.91%를 달성해 물리 큐비트 게이트 충실도(99.5%)를 초과했으며, 4논리 큐비트 GHZ 상태 충실도 99.85%를 기록했다.
- 범용 비클리퍼드 게이트: [[8,3,2]] 코드에서 CCZ 게이트를 물리적 T·S 회전으로 횡단 구현해 비클리퍼드 범용 게이트를 실현하고, 오류 검출 적용 시 XEB 점수가 유사 규모 물리 큐비트 구현 대비 약 10배 향상됨을 확인했다.
이 결과는 코드 설계와 알고리즘을 공동 최적화(co-design)함으로써 논리 인코딩이 알고리즘 성능을 실질적으로 향상시킬 수 있음을 보여주는 초기 오류 정정 양자 계산(Early ECQC)의 첫 실증 사례로 평가된다.