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超导量子比特是固态电路,具有易集成且电路参数可以通过几何结构调节等独特优势,已成为最具可能实现量子计算的物理实现之一。近年来,超导量子比特发展非常之快,不管是能量弛豫时间T1还是量子比特个数都得到了极大的提高。谷歌,IBM等研究组的比特个数已达到了几十个的量级,退相干时间也达到了 100微秒量级。相对于国外而言,国内超导量子比特的研究起步比较晚,也和国际顶尖小组有着较大的差距。在超导量子比特的研究中,样品的制备是基本,也是最重要和最为困难的一个环节。因此,本文选择超导量子比特的设计、制备工艺作为主要研究内容,系统地研究了超导量子比特的制备工艺参数。并且,鉴于很多量子计算的实现架构都要求量子比特与其他系统进行耦合,而将超导量子比特与微纳米机械振子的耦合有望实现超导量子比特、微波、光和机械振子的耦合系统信息处理,因此,本文在研究超导量子比特微加工制备的同时,还初步设计、制备和研究了基于真空平行平板电容(Vacuum-Gap-Capacitor.VGC)的平面薄膜振子和两端固定的线机械振子。主要研究成果包括以下几个方面:1、对Transmon结构中的各个参数进行了理论分析,结合实验测量系统,设计了平面Transmon和三维腔Transmon,进一步,设计了基于真空缝隙电容(VGC)结构、两端固定悬臂结构的机械振子,以及机械振子和Transmon相互耦合的系统。2、成功制备了三维腔Transmon、平面Transmon、基于VGC的机械振子样品,以及机械振子和Transmon相互耦合的样品。对制备约瑟夫森隧道结的工艺方案进行了系统的研究;对不同基底的工艺参数做了详细的摸索和优化;对VGC样品的制备方案和参数进行了优化。3、对器件的基本参数进行了测量表征。其中,平面结构Transmon的能量弛豫时间T1接近20微秒,已达到国内先进水平,已经能够满足对一些量子现象进行研究,为后续实现复杂的量子算法研究奠定了坚实的基础。在VGC结构的机械振子样品中,成功观测到了薄膜振动引起的边带频谱,并对薄膜机械振子随输入微波功率、光功率变化的响应进行了系统表征,为超导量子比特、机械振子、微波和光构成的光电机械系统的研究提供了依据。