可逆计算是一种信息守恒的绝热计算,它具有低功耗和高能量效率的特点。可逆计算可以用来实现突破热力学限制（k_BTln2）的逻辑操作,并且它还与量子计算兼容,事实上,量子计算是一种具有叠加态的可逆计算。负电感超导量子干涉仪（nSQUID）是一种专门用来研究可逆计算的关键器件,虽然已有nSQUID电路都是电压驱动的,因为它的偏置电路简单,但是电压驱动型nSQUID电路的时钟频率对电压噪声很敏感,环境的热电压噪声也会使它工作不稳定。针对这一问题,本文全面地研究了电流驱动型nSQUID。在Nb基超导约瑟夫森结和DC-SQUID的实验研究基础上,我们理清了电流驱动型nSQUID的工作原理。选择适当的参数,它的势能可以从单势阱绝热转换到双势阱,这个特点是实现可逆计算的基础。它的工作频率被精确地控制而不受热电压噪声的影响,电路的鲁棒性被认为可以大幅提高。超导电路仿真软件（WRspice）被用来仿真电流驱动型nSQUID。一套四层Nb膜的超导电路制备工艺被开发出来制备电流驱动型nSQUID电路。成功制备的芯片在稀释制冷机上进行了测试,实验结果与仿真预测相吻合,芯片通过了功能验证。为了定量评估芯片的能耗,我们提出将电流驱动型nSQUID与超导共面波导谐振腔耦合,利用谐振腔对内部损耗变化极度敏感的特点来获得芯片的能耗数据。耦合电路被成功地制备了出来,并在氦三制冷机中进行了测试。电流驱动型nSQUID的功耗和单比特能耗可以通过测试不同输入功率下耦合电路的S₂₁传输特性曲线来获得,这个原理也在WRspice仿真中得到了确认。实验结果表明,工作在2.2 GHz的电流驱动型nSQUID的单比特能耗约为1.38 zJ/bit,这相比于目前最先进的CMOS逻辑电路有4到5个数量级的优势。研究表明,电流驱动型nSQUID是一种性能优良的超导器件,很有希望作为可逆计算的关键器件实现突破热力学限制的逻辑操作。另外,我们还提出了一种基于电流驱动型nSQUID的超导真随机数产生器。电流驱动型nSQUID在从单势阱变成对称双势阱的过程中,会出现对称破缺现象,电路终态具有随机性。该方案在低温低频实验中得到了初步验证,对实验数据的自相关函数进行了计算。在WRspice中对该真随机数产生器高频下的工作特性进行了仿真分析。仿真结果意味着,如果采用高临界电流密度和临界阻尼的约瑟夫森结,该方案的真随机数产生器可在GHz频率下工作。