相比经典计算机,量子计算机在解许多复杂的问题时占据明显优势,比如大数分解、数据库搜索、全局优化等等。其中,每个复杂的问题都有相应的量子算法,需要使用不同的量子门和大量的量子比特资源。因此本论文就是要研究如何设计一种可扩展的量子架构,通过适当的编程,实现通用的量子计算。然而,已有证明表示只包含纯量子门的结构不可能是通用可编程的,原因就是量子门数目太多,以至于不可编程。然而,量子变换还可以通过经典计算机的控制来辅助产生,受此启发,本文阐述了称为“量子FPGA”的可编程量子架构,拓扑结构上类似于传统数字电路中的FPGA。该架构是一种混合计算模型,融合了MBQC和qubus的优势。具体的,QFPGA有两部分组成：第一部分称为量子逻辑单元,基本作用是实现任意两位量子门。第二部分称为量子布线通道(QRC),主要作用是作为互联和产生对角酉算子。通过将任意量子门和不同量子算法映射到该结构上,我们证明了量子逻辑单元和量子布线通道组成的结构是通用可编程的。此外,基于qubus,我们设计了一种动态生成cluster state的制备过程,使得逻辑单元的错误率低于MBQC的错误阂值1%,理论上保证了该设计的可用性。本论文的最后部分,我们研究了用量子光学中实现经典布尔函数的方法。在量子器件上实现经典布尔逻辑有着很强的现实意义。尽管对于量子逻辑来说,纯量子门阵列不能通用可编程,但是对于经典布尔逻辑来说,完全可以做到这一点。我们提出了一种基于模块化的实现CNOT、Toffoli以及ETOF门的光学方法,然后通过采用这些量子门就可实现任意布尔逻辑。