本文主要研究约瑟夫森结和超导量子干涉器件(SQUID)中的宏观量子物理以及相关的性质。　　 第一章是引言。　　 第二章是在MgB2薄膜上制作SQUID器件的探索。在多层交替(SiC/[Mg/B]5)沉积后退火处理的MgB2薄膜上用紫外光刻和Ar离子刻蚀制作出SQUID环路膜条,然后用聚焦离子束(FIB)刻蚀方法在SQUID的环路上制作了150nm-300nm之间不同尺寸的纳米微桥结构,并测量了其电阻温度(R-T)曲线和电流电压(Ⅰ-Ⅴ)曲线。膜条的R-T曲线与薄膜基本相同,表明薄膜没有受到膜条制备过程中潮湿的影响。对SQUID的R-T关系测量发现电阻有较大升高,并看到由纳米微桥的存在而具有的结构。SQUID的Ⅰ-Ⅴ曲线表明,纳米微桥形成了弱连接。临界电流Ic随温度以幂指数关系变化,也验证了纳米微桥的弱连接特性(SNIS结)。其中一个纳米微桥的SQUID,其回滞消失的温度约为10K,在此温度下,得到临界电流Ic约为4.5mA,IcRN～2.25mV,单个纳米微桥结的临界电流密度约为1.5×107 A/Cm2。　　 第三章对一个dc SQUID中的宏观量子隧穿行为进行了研究。测量了该SQUID器件的跳变电流分布随温度和外加磁场的变化行为。在零场下,跳变电流的行为与一个单结约瑟夫森结相似,相当于相位粒子在倾斜的搓衣板势中运动。低温下以量子隧穿为主,高温时以热助激发为主。实验数据可以很好地用理论公式拟合。当施加磁通时,跳变电流发生变化,而且当外加磁通在0.5磁通量子附近时,Ⅳ曲线上出现台阶。我们认为台阶是由于SQUID的约瑟夫森辐射与器件环路构成的LC回路共振引起的。进一步,通过分析台阶处的跳变电流行为,发现跳变宽度随温度的变化关系与约瑟夫森结的行为类似,也出现像宏观量子隧穿、热助激发和相位扩散三个区域。　　 第四章中基于我们现有的三层结工艺,对一种大环路电感、梯度计构型并且通过CJJ的结构使能级可调的磁通量子比特的主要工艺参数对能级的影响进行了计算,为后续工作中的样品制各提供了优化设计的参考依据。环路采用梯度计形式来减少外磁场带来的噪声。一个复合约瑟夫森结(dc-SQUID)代替传统的3结设计中的小结,使能级可用外磁通线路调节。我们对量子比特能级随结电容、结临界电流、环路电感以及小结和大结之比的变化关系作了数值计算。最后对制备参数作出了建议。　　 第五章的工作是有关参与搭建专门用于测量超导量子比特的无液氦稀释制冷机平台,进行测量方案的设计,编写测量的程序集,和测量量子比特的相干演化。　　 第六章是总结。