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GHZ 상태
GHZ 상태는 (|000...0⟩+|111...1⟩)/√2 형태의 최대 얽힌 다중 큐비트 상태로, 벨 상태보다 강한 비고전적 상관관계를 보여줍니다.
눈으로 보기
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무슨 뜻인가요
GHZ 상태는 벨 상태 얽힘을 3개 이상의 큐비트로 일반화합니다.H + 캐스케이딩 CNOT으로 생성됩니다.'전부 아니면 전무' 상관관계를 보입니다.일상 비유
봉인된 상자 여러 개를 떠올려 보세요. 모두 같은 방식으로 열면 결과가 항상 똑같이(전부 0 또는 전부 1) 나오지만, 상자 하나만 보면 공정한 동전 던지기처럼 무작위입니다. 미리 짜 둔 속임수와 달리, 상자를 여는 여러 방식 전체에 걸친 GHZ 상관관계는 미리 적어 둔 어떤 답안으로도 재현할 수 없습니다(GHZ 논증의 머민 버전). 또한 상자 하나를 연다고 다른 상자에 신호가 가지 않습니다 — 일치는 결과를 모아 비교할 때만 드러납니다.
카드의 집처럼 하나를 제거하면 전체가 무너집니다.
GHZ 회로(H 하나 + CNOT 연쇄)는 양자컴퓨터의 체력장입니다: 이상적으로는 000… 또는 111…만 나와야 합니다. 한 번에 몇 개의 큐비트를 얼마나 깨끗하게 얽을 수 있는가는 장치 전체의 벤치마크이며, 측정 히스토그램의 비대칭은 보정 품질을 그대로 드러냅니다.
흔한 오해
- GHZ 얽힘은 단순히 쌍별이 아닙니다 -- 진정한 다자간 얽힘입니다.
- GHZ 상태는 벨 상태보다 견고하지 않습니다.
- 큰 GHZ 상태를 순차적으로 만들면 CNOT 깊이가 선형으로 증가합니다 — 모든 CNOT은 시간이 걸리고 그동안 결어긋남이 계속 쌓이므로 순진한 구성은 실패합니다. 실제 벤치마크는 CNOT을 병렬화해 깊이를 줄입니다.
핵심 정리
- |GHZ⟩ = (|000...0⟩+|111...1⟩)/√2.
- H + 캐스케이딩 CNOT으로 생성.
- 진정한 다자간 얽힘을 보여줍니다.
- GHZ 준비는 장치 전체 얽힘의 표준 벤치마크입니다. IBM은 최적화된 CNOT 배치로 2025년 120큐비트 GHZ 준비를 보고했습니다(2026년 기준).
이해했는지 확인해 보세요
3큐비트 GHZ 상태에서 하나의 큐비트를 잃으면 어떻게 됩니까?
- A.벨 상태가 남는다
- B.곱 상태가 남는다
- C.나머지 2큐비트의 최대 혼합 상태
- D.변화 없다
정답 보기
정답: C. 나머지 2큐비트의 최대 혼합 상태
이유: GHZ 상태에서 하나의 큐비트를 추적하면 나머지 2큐비트는 최대 혼합 상태(얽힘 없음)가 됩니다.
먼저 알아야 할 개념
관련 개념
원 출처: Greenberger, Horne, Shimony & Zeilinger, Am. J. Phys. 58, 1131 (1990), doi:10.1119/1.16243
IBM 120-qubit GHZ benchmark sentence in keyTakeaways is explicitly as-of-2026 qualified.