近年来，各种形式的量子计算方案被提出，例如中性原子、半导体量子点、金刚石NV色心等。在这些方案中，将来最具有实现量子计算可能性的是基于超导约瑟夫森结量子器件。这种方案中，人们以超导约瑟夫森结构造人造原子，且采用的是传统硅集成电路加工工艺，器件参数在加工制备过程中能够得到精确的控制。目前，超导量子器件组成的量子计算演示系统已经实现了单量子比特门操作、两量子比特门操作和高保真度测量和质因子分解算法等。本文介绍如何实现对单量子比特的精确操控和多量子比特可控耦合，进而研究两量子比特通用量子门，实现Bell态和GHZ态有效制备表征，为将来实用型容错量子计算机构建打下基础。文中将详细说明超导量子比特低温测试系统搭建、transmon和Xmon制备以及对其进行的时域、频域特性表征，涵盖样品设计制备、量子位基本量子特性测试、高能级量子位退相干特性测试、量子位x轴门操作保真度测试、J-C区域单发测量等试验结果。在此基础上设计实现多量子比特间可控偶尔和通用量子门，并设计基于Xmon的表面超导电路。超导量子比特的制备与传统微电子工艺兼容，我们的样品制备主要采用工艺为2um精度的紫外光刻剥离和电子束曝光来图形化金属薄膜。片上图形包括CPW谐振腔、测试传输线、Xmon的xy和z控制线、对地电容天线和耦合控制部分。谐振腔的传输特性随着其耦合的量子位状态的不同而变化，这是实现量子测量的基础。在此基础上可测得qubit能级结构和退相关特性(Rabi振荡测试、spin echo测试和Ramsey fringe测试)，进而利用拉比振荡测试结果进行量子位x轴门操作保真度测试、高能级退相干特性测试和J-C区域单发测量(标定系统一次测量后塌缩的状态)。这些实验结果是将来对qubit进行纠缠和通用门操作、纠错操作的基础。