随着人类对于量子世界认识的不断深入,许多量子力学的基本规则可以运用到人类社会的生产生活中。量子计算就是运用量子力学的基本规则来实现一种区别于常规电子计算机的快速计算机制,经过几十年的不断进步,量子计算机已经由最初的一种假设逐渐变为一种现实。在诸多的量子计算机实现方案中,超导量子计算是一种独具优势的实现方案。良好的可拓展性、较长退相干时间、良好的调控特性等使得其成为国际研究的热点,并且取得了一系列重大进展,如谷歌在2019年发布的53位量子比特Sycamore。本文主要研究的内容是三维腔量子比特与压电材料的耦合。第一部分是关于三维腔量子比特的相关理论以及比特的制备方式,简要概述了构建一个量子比特所需要考虑的物理参量以及这些参量是如何影响量子比特的工作特性,同时详细介绍了如何利用南京大学电子学院微加工中心在物理层面上来实现这样一个量子比特以及制备过程中所需要注意的地方。经过不断地改进,得到了可以良好工作的单量子比特,并且测量了其相关物理参数。第二部分是关于量子信息的转换,这里我们通过将三维腔量子比特和压电材料Al N振子耦合在一起来研究信息转换。通过相关的微加工工艺制备出这样的单个量子比特的耦合系统,在实际测量中也观测到了能级的免交叉现象。同时还考虑利用共面波导结构将其拓展至多个量子比特与压电振子的耦合。第三部分是关于低温红外滤波器的设计,通过这样的滤波器尽可能的去除稀释制冷机内部的热噪声,以提高量子测量的准确性。