基于约瑟夫森结的超导量子电路是目前可以实现量子计算和研究量子光学效应的有效实验平台之一,对未来量子信息技术的发展具有重要的理论意义和实用价值。在过去的十几年中,超导电路因其便于集成,易于读取,设计灵活,具有丰富可调的参数和量子化的能级结构,受到了广泛关注。本论文主要研究了超导四结磁通比特的能级结构以及利用微波场对其进行相干调控,希望在这一结构中通过参数的调节,实现不同的量子光学现象。主要研究工作如下:在三结磁通比特的基础上研究了四结磁通比特的特性。与三结磁通比特相比,其可调谐参数更多。在特定参数下,四结磁通比特可形成单势阱结构,其最低三个能级可以被分离出来,构成三能级系统。通过调节偏置磁通实现了超导电路中级联三能级系统与循环三能级系统之间的相互转换。此外,三能级系统的能级间距均可以通过偏置磁通进行调节。在外场激励下,利用四结磁通比特构成的级联三能级系统,通过调节偏置磁通和相应的微波场,在宽频段内研究了探测微波场的吸收情况。并且在透明窗口内,系统的反常色散变为正常色散,可以有效减小探测场在介质中传播的群速度。此外,利用可操控的透明效应,我们设计了四通道量子路由器,并使得微波信号按照先后顺序依次发射。在外场激励下,利用四结磁通比特构成的循环三能级系统,研究了超导电路中的三波混频效应即频率上转换和频率下转换。在三种不同的相干方式下,由于各能级的驰豫过程被不同程度地抑制,因此得到的三波混频的效率各不相同。通过调节偏置磁通可以改变各能级的间距,相应地调节入射微波场频率,可以在宽频段内实现三波频率。