半导体和绝缘体中的空位,反位杂质,间隙杂质和替位杂质等统称为点缺陷。这些点缺陷强烈影响着半导体和绝缘体的物理性质,对它们的应用有着决定性的作用。点缺陷可以作为人工原子嵌入到半导体或绝缘体材料中,点缺陷在带隙中产生与周围的环境即与价带和导带相互隔离的缺陷态。因此,他们表现出孤立原子的量子特性却不需要复杂的隔离技术。宽禁带材料中的光学活性点缺陷具有可伸缩性,也便于集成入设备,是量子信息技术的主要组成部分,其中应用包括量子处理器、量子中继器、量子模拟器和量子传感器等。尽管点缺陷几乎在所有的半导体或绝缘体材料中都是普遍存在的,但在某些半导体或绝缘体材料中选择特定的点缺陷构型可以得到特定的电子自旋量子态,这些量子态可用于不同的量子技术。本文关注点在用于量子比特候选材料的相关宽禁带材料中的点缺陷。论文结构如下:第一章主要介绍了最具代表性的固态量子比特候选材料及密度泛函理论在筛选鉴别固态量子比特中的作用。首先简要介绍了量子比特的物理概念。接着通过密度泛函理论与实验相结合,介绍了最著名的半导体固态量子比特候选材料:金刚石中的带负电的NV色心和碳化硅中的碳硅双空位点缺陷。最后介绍了相关固态量子比特候选材料的研究前沿进展。第二章主要介绍了以密度泛函理论为主的第一性原理方法。包括基本原理,计算常用的一些相关交换关联泛函和一些常用的计算模拟程序包,比如VASP和Material studio 等。第三章具体介绍了计算固态量子比特的相关特性的原理,比如基态,激发态和超精细耦合张量等等。第四章主要是在密度泛函的理论框架下研究了过渡金属铂(Pt)掺杂碱土金属氧化物(MgO和CaO)后的电子自旋性质。基于VASP计算,我们研究了该点缺陷的自旋极化的缺陷能级,形成能,光学性质,超精细耦合张量和两个自旋极化缺陷中心的磁耦合相互作用。我们发现PtMg和PtCa均具有S=1的自旋三重基态和一个自旋保留的激发态。通过计算这些点缺陷在不同价态下的形成能,发现它们分别在N型掺杂的氧化镁或轻度P型掺杂的氧化钙中可以稳定存在。通过采用限制性密度泛函理论(CDFT)的方法,我们得到了这些点缺陷的光学性质:光吸收,光发射和零声子线能量。其次,通过计算两个自旋极化中心的磁耦合相互作用,发现这些缺陷中心可以在室温下进行单独的自旋比特操作。最后,通过计算超精细作用张量,为未来的实验提供理论支持。所有这些结果表明这些缺陷中心可以作为潜在固态自旋量子比特的候选材料。