量子计算是基于量子力学的一种新的计算模式,利用叠加和纠缠等特性,量子计算在某些特定问题上具有远超经典计算机的计算能力。过去的二十多年里,人们提出了多种可用于量子计算的物理方案。其中超导量子系统由于良好的可扩展性和可调控性,被认为是最有潜力的方案之一。然而该方案在提高比特数量方面还存在诸多挑战,其中最核心的问题之一是如何在保证比特性能及其操控精度的前提下提高测控系统所能操控的比特数目。此外,在比特数量增多的情况下,如何高效地表征量子线路的错误也是一个重要的研究课题。本文介绍了一种集成化的硬件电路安装方式以及相应的软件系统。作者参与设计了超导量子芯片的集成封装模块和相应的固件用于安装在稀释制冷机内部,并调试了高斯低通滤波器用于抑制高频噪音、提高信号质量。同时,搭建了网站进行仪器状态监控、实验数据共享以及科研耗材管理,为实验的有效运转提供了平台。通过硬件和软件的结合,该系统为将来多比特操控系统的进一步扩展奠定了坚实的基础。基于上述测控平台,我们实现了一系列量子调控和模拟实验。同时提出了一种新的方案用于表征多比特量子线路的错误,称之为Clifford采样,该方案不受比特数目以及量子门深度的限制。我们的方案主要考虑所有两比特量子门都是Clifford门的特殊线路,该线路中还包括初态制备以及末态测量,线路对单比特门的种类没有要求。为了实现高效的表征,我们会将所有的幺正单比特门替换为随机的Clifford单比特门,然后选取一个实验者关注的指标（比如比特在Z轴上的投影）。通过有限次采样,我们利用经典计算机计算的理想结果和量子计算机计算的错误结果得到对应的误差分布,从而得出该量子线路的错误程度。我们在理论和数值模拟上证明了该方案的正确性,并进一步在超导量子计算机上验证了该方案的可行性。我们使用量子过程层析技术标定了量子门的保真度,发现该方案可以用于优化量子门的参数,对超导量子比特电路集成度的提升有重要的辅助价值。