近年来,随着计算机芯片集成工艺日益逼近其物理极限,而对具有高速信息处理能力的计算机的需求不断增加,量子力学和信息科学相结合的交叉学科——量子计算成为了近期的热点课题,得到了较快的发展。本文对超导约瑟夫森结中的量子计算相关问题进行了研究,主要包括一下内容:　　 在第一章中,我们首先介绍了约瑟夫森效应和约瑟夫森结的基本性质。其次介绍了信息处理的基本单元,包括经典比特和量子比特,并说明了常见门操作以及量子计算所必需的物理条件。然后,分别介绍了超导约瑟夫森结系统中的几种常见量子比特,即相位、磁通、电荷量子比特,并讨论了超导量子比特的噪声和退相干。最后,就超导量子比特之间的耦合机制做一些说明。　　 在第二章中,研究了约瑟夫森结在经典区域的动力学性质。当温度较高时,约瑟夫森结系统处在经典区域。在电流偏置约瑟夫森结上加上频率为ω的交变电流(微波),发现结从零电压态跳变至有限电压态的几率增加,当微波频率ω等于粒子在势阱中做微小振动的频率ωp时,几率出现一个极值。实验上可以利用这个微波共振激发产生的极值来精确测量约瑟夫森结的电容,误差低于2％。当ω远小于ωp时,驱动频率接近跳出势阱的概率并满足一定线性关系的时候,跳变概率出现极值,这是一种随机共振现象。通过这些经典的动力学性质的研究,可以得出样品性质,为量子现象的研究带来方便。　　 在第三章中,在超导相位量子比特和一个微观二能级系统(TLS)耦合而成的宏观量子系统中观察到量子跳跃现象。证明了从系综中分离出一个单个的TLS是可以实现的,该TLS与约瑟夫森结能级的耦合可以通过微波频率的选择来控制。另外,在TLS-qubit的耦合系统中观察到“量子跳跃”现象,通过这个现象可以读出TLS所处的量子态,用这个方法来检验TLS的存在,以及TLS与约瑟夫森结的相互作用强度。