经过30多年发展,基于量子力学基本原理的量子计算取得长足进步,人们普遍相信量子计算对一些问题的处理速度远超经典计算机。但一直以来,量子计算的物理实现存在两个重要的阻碍,一个是量子系统与环境相互作用使量子系统消相干,量子信息丢失。另一个是量子操控的不完美性导致量子计算过程出错。本文针对“实际量子计算中如何对抗环境噪声和操控误差”这一关键性问题展开研究,内容包括以下两个方面:·研究了一种用混合么正操作结果相加实现非幺正过程的么正通道模型,并设计了可行性实验方案,为开放体系特性的研究提供了一种简单可控的手段。·实验实现编码在无消相干子空间的非绝热和乐量子逻辑门。该方案结合了无消相干子空间(DFS)编码的容错性和几何相的操作鲁棒性,给出了 DFS中单环和组合形式非绝热和乐量子计算门的构造,在核磁共振量子寄存器中实验实现了单环和组合形式单比特非绝热和乐量子计算门和纠缠门,并利用量子过程层析技术对单量子比特和乐量子门进行了鲁棒性测试,充分显示了组合形式和乐量子门的优势。