作为量子计算的基本元件,量子门可以实现量子系统状态的幺正变换,在量子模拟、量子信息处理、量子传感和量子精密测量等领域扮演着不可或缺的角色。因此,如何实现高保真度的量子门对促进前沿量子科技领域的发展具有重大的意义。相比于其他量子计算平台,如超导量子电路、囚禁离子、核磁共振等,里德堡原子既具备超导量子比特不具备的长相干时间和完美全同性,又具备囚禁离子和核磁共振量子比特所不具备的良好的可扩展性。因此,光镊囚禁的里德堡原子阵列已经成为实现量子计算的有潜力候选平台之一。本文主要关注里德堡原子系统反阻塞机制下量子门方案的提出、量子门鲁棒性的提升以及量子门方案的可行性分析。本文的工作有望为相关的实验研究提供有价值的理论参考,从而促进前沿量子科技领域的发展。本文的工作主要包括以下四项内容。首先,我们提出一种非传统的里德堡反阻塞机制。在两个里德堡原子上施加共振幅值调制场,并设置适当的调制频率抵消里德堡相互作用,从而诱导里德堡反阻塞的二阶动力学,使两个原子的集体基态和激发态之间可以形成有效的拉比振荡。在此基础上,一个拉比循环后,一个双原子基态可以获得一个π相位,因此可以实现一个两原子受控相位门。针对里德堡反阻塞机制下量子门对里德堡态衰减和里德堡相互作用强度偏差的敏感性,我们提出一种能够抑制两原子双激发的量子门优化方案,从而有效缓解了里德堡反阻塞量子门的几个常见问题。该工作实现的受控相位门和受控非门能够作为通用量子门用于量子算法的构建。其次,在大失谐驱动诱导的里德堡反阻塞背景下,我们提出一种里德堡原子的非选择基态阻塞机制——当两个原子处于相同的基态时,两原子系统的演化会被阻塞。通过设置从两个基态到里德堡态的跃迁失谐量,可以抵消里德堡相互作用,从而实现反阻塞跃迁|01（?）（?）|rr（?）（?）|10（?）,因此可以利用该机制实现非绝热和乐量子交换门。为了规避里德堡双激发引起的里德堡态的衰减、激光多普勒退相和原子间相互作用强度波动等负面因素,我们优化了参数来避免原子的里德堡激发,以便实现一个动力学的交换门,从而增强交换门的鲁棒性。该工作实现的量子交换门可以提高不同计算节点间的互联效率,配合通用门实现高效的量子计算。然后,为了进一步提高量子门的鲁棒性,我们提出一种基于里德堡反阻塞的阻塞机制。对控制原子进行幅值调制驱动并合理设置调制频率抵消里德堡相互作用,从而实现里德堡反阻塞。在此基础上,通过增强幅值调制场的幅值,可以抑制与里德堡双激发态相关的演化,从而增强量子门对原子间里德堡相互作用波动的鲁棒性。我们进一步在目标量子比特上引入了Landau–Zener–St¨uckelberg跃迁,提高了量子门对操作时间偏差和脉冲幅值漂移的鲁棒性。在实验可行的误差参数下,量子门的保真度可以达到量子表面纠错码的阈值。该工作极大地提高了里德堡反阻塞量子门的鲁棒性,有潜力促进里德堡反阻塞量子门的实验验证。最后,我们提出一种实现多量子比特和乐门的里德堡原子多体模型。通过合理设置施加在目标量子比特上的周期驱动场的调制频率,N个控制量子比特的动力学可以等价为耦合增强的两能级跃迁。然后,利用基于里德堡反阻塞的阻塞机制我们可以实现（N+1）量子比特条件门。在适当的参数范围内,量子门的操作时间不会随着量子比特数目的增加而增加。并且,N个控制量子比特在操作过程中保持在稳定的基态上,因此所实现的多量子比特门可以有效地抵制系统误差的影响（包括激光参数波动和运动退相）。该方案与传统的里德堡阻塞或反阻塞方案具有本质上的不同,可以为囚禁里德堡原子多量子比特门的一步实现开辟一条可供选择的新途径。