超导量子电路是实现量子计算最有潜力的方案之一，同时也是少数几个可以直接观测验证基本量子力学规律的宏观系统。超导量子器件物理特性的研究也是目前凝聚态物理和量子光学领域的交叉前沿课题。在过去二三十年中，人们发展了很多量子计算方案:拓扑量子计算、单向量子计算、绝热量子计算、量子点体系、超导量子电路、离子阱体系、腔量子电动力学体系等。而实现量子计算机的关键是量子体系具有足够长的退相干以及可扩展化。核磁共振和离子阱系统很难实现扩展化。量子点体系和超导量子电路均为固态系统，依赖现在的微加工技术，很容易实现扩展化。并且超导量子电路由于其处于超导态，其退相干比起其它固态量子体系要更长，因此超导量子电路是最有可能实现量子计算机的方案之一。　　实现超导量子电路的核心元件是约瑟夫森结，约瑟夫森结的品质和稳定性直接影响到我们量子比特的性能、稳定制备以及可重复性。而性能良好的约瑟夫森结与制备其的材料和制备工艺密切相关，目前有Al/Al2O3/Al、Nb/Al-AlOx/Ti、Nb/Al-AlOx/Nb等基于各种材料的约瑟夫森结。而其中Al/Al2O3/Al型约瑟夫森结对具有缺陷少，稳定性好的优点，且Al材料的超导转变温度也很适合我们研究的系统。　　本文第一部分工作是具有高环流(Ip)磁通量子比特器件参数的设计。借助于Matlab分析磁通量子比特器件的能级，找到了具有高Ip的磁通量子比特器件。然后分析了提高磁通量子比特的Ip会对整个测量系统退相干造成哪些影响。从理论上分析了高环流磁通量子比特的存在性和可测性。　　本文的第二部分工作是样品制备。设计相应的样品制备流程;摸索优化工艺流程和工艺参数，最后制备出满足要求的磁通量子比特器件。整个制备过程中，我们以Al为构造磁通超导量子比特的材料，通过对材料生长条件和制备流程的摸索，成功制备出了性能良好、稳定性高，可重复性高的磁通超导量子比特样品。　　本文第三部分工作是对高环流磁通量子比特器件的测量，我们将qubit样品放入设计好的样品盒内，置入稀释制冷机中，在13mk左右的低温下进行了磁通量子比特器件的测量。测得环流Ip为1.24uA，和我们的设计值几乎一样。　　在此基础上，我们将一个NV色心样品与高Ip磁通量子比特器件耦合在一起，观察到二者耦合造成的能级劈裂。