量子计算机是由实验上可操控、可测量的量子单元组成,因而可利用量子态的叠加、干涉和纠缠等量子力学的基本属性,解决某些经典计算机所不能解决的问题。近年来超导量子计算由于其灵活性、可操控性和可扩展性等优点在量子计算的研究中脱颖而出。本论文将系统介绍超导transmon型耦合多量子比特系统的研究,包括器件的原理、设计、仿真、制备和量子态测量,并将重点介绍量子比特的实验测量。我们在牛津稀释制冷机上为多量子比特测量设计构建了一套硬件系统,包括读出线、激励线和偏置线三个部分,以及室温测量部分,还开发了用于操控和测量的软件QuLab。在此基础上,我们成功表征了用于多比特单发测量的阻抗变换参量放大器。实验结果表明放大器增益15 dB以上的带宽达到600 MHz,噪声温度接近量子极限,基态和激发态的读出保真度分别高于97%和91%。对耦合多量子比特器件进行的测量,展示了单比特量子相干时间在20～40μs,并成功实现了单比特和两比特门操作,以及多比特串扰的校准和补偿。这些结果为利用这些超导电路和器件进一步开展超导量子计算,尤其是多体系统的量子模拟研究奠定了基础。