随着量子信息技术的发展,人们逐渐认识到单一量子载体在许多应用场景具有局限性,因此出现了由不同量子载体构成的混合量子系统。以金刚石NV色心为例:NV色心具有很多优点,比如电子自旋态易于读出和操控,室温下相干时间长等,是最受欢迎的固态量子体系之一,在量子计算、精密测量、量子网络等领域具有重要的应用前景;然而,NV色心在原位电学调控方面遇到了挑战,在多比特扩展（即实现芯片上不同色心之间的耦合）方面遇到了难题。我们注意到,利用当前纳机电系统的相关技术,可以对固体中的声学模式进行原位电学调控,声子也具有很好的相干性且可长程传输。因此,解决上述挑战、难题的一个可能的思路是发展基于纳机电系统的声子体系与NV色心的混合量子系统。基于这样的背景,本文的主要工作内容如下:针对NV色心与纳机电系统混合量子系统,在色心方面,设计并搭建了NV色心测量平台,包括激光共聚焦系统及微波操控系统,为实现基于NV色心的量子信息应用创建了实验条件;制备金刚石NV色心系综并实现其光谱特性及光探测磁共振效应（ODMR）测量;利用NV色心系综实现了静态磁场测量,为后续使用微波脉冲序列提高测量灵敏度奠定了研究基础。在纳机电系统方面,选取具有原子层厚度的二维谐振子作为研究对象,采用光学探测方式,探测到功率较高情况下石墨烯二维谐振子的压缩效应以及非线性分布效应。最后设计了NV色心与纳机电振子耦合系统的实验方案,完成了高质量单个NV色心制备方法的探索,提出一维串联石墨烯二维谐振子与NV色心混合系统的实验方案,为后期研究其自旋-声子相互作用、色心原位电学调控、色心量子态通过声子模式实现长程传递奠定了基础。