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量子计算由于量子态的纠缠性和相干叠加性而具有强大的并行计算能力，但由于系统的演化以及环境的影响，其纠缠相干性很容易被破坏，不可避免要遭受噪声的影响。如何有效避免噪声影响，保护信息不被丢失破坏，人们提出各种方案，如无消相干子空间的方法，拓扑量子计算的方法，以及此论文中重点介绍的容错量子计算的方法。为了进行可靠的大规模量子计算，容错量子计算在量子纠错码基础上通过级联的方式实现量子逻辑门，以致当物理操作的出错率低于容错阈值时，量子逻辑门的错误率急剧降低，从而实现可靠的量子计算。量子纠错码与级联结合实现容错量子计算要求横向实现量子逻辑门使得错误的位数和传播控制在量子纠错码的纠错范围内。量子纠错码上可以横向实现的量子逻辑门基本来自于Clifford群，然而在量子纠错码上实现通用量子计算需要增加Non-Clifford门。但Non-Clifford门不能在量子纠错码上自然横向实现，不过可通过辅助量子态和量子纠错码上能横向实现的Clifford门来容错实施，该论文研究了借助魔幻态和Clifford门在量子纠错码上容错实现Non-Clifford门的问题。非平庸的单量子比特操作是Non-Clifford的操作，其可以分解为绕Z轴以及绕X轴非平庸旋转算符的组合，本论文首先利用魔幻态容错制备出非稳定子态集，进而利用非稳定子态容错实现绕Z轴以及绕X轴非平庸旋转。主要内容包括:在非稳定子态cosθi|0>+sinθi|1>的协助下容错实现绕Z轴以及绕X轴非平庸旋转;从魔幻态出发，制备具有特定形式cosθi|0>+sinθi|1>的非稳定子态集;运用制备的非稳定子态集模拟任意非平庸的单量子比特操作，分析所消耗非稳定子态数目，与之前算法相比，本工作在高精度模拟时消耗的非稳定子态数目降低了50％。