基于腔量子电动力学技术，提出了利用三能级超导量子干涉仪实现Toffoli门的理论方案.利用超导量子干涉仪与腔场发生耦合,以及与外加经典脉冲发生共振跃迁来实现量子态的演化控制.该方案可以拓展到N比特Toffoli门的实现.最后，讨论了逻辑门的实验可行性，四比特Toffoli门的作用时间约为30 nm，它远小于腔衰减时间和较高能级的能量驰豫时间，从而足以实现量子态的操控.并且随着比特数的增多，Toffoli门作用时间的增幅较慢.

在腔-超导量子干涉仪(SQUID)体系中提出了两个实现1→2最优相位协变量子克隆的方案。在这两个方案中，三能级SQUID通过拉曼转换与量子化腔场和微波脉冲相作用。在大失谐的条件下，激发态被绝热消去。腔场始终处于真空态，在腔和SQUID之间没有信息转移，腔的衰退得到很好的抑制。用这种方法，相位协变量子克隆可以通过四步来实现。

为确保STEP卫星超高精度加速度计的测量头线圈三维超导膜在设计的工作电流范围内完全超导，以实现10-18 g精度的加速度测量，对测量头线圈进行了低温超导测试，测试证明三维超导膜存在不完全超导缺陷。利用分段测试法对三维膜线圈的二维组成部分进行了测试，确定了测量头线圈超导缺陷的位置，并分析了造成超导缺陷的原因。根据测试和分析结果改进了线圈设计，实现了测量头线圈的完全超导，并标定线圈的最大工作电流为-40～40 mA，满足STEP卫星加速度计对超导电流要求的-10～10 mA，设计裕度达到300%。通过测试、分析与改进设计，定型了STEP卫星超高精度加速度计测量头线圈的研制，为完成STEP任务奠定了技术基础。同时，实现了三维超导膜线圈的制造与工程应用。

提出一个量子概率克隆机的物理实现方案，该方案首先将高Q腔中的两个超导量子干涉仪分别作为初始比特和目标比特，腔模作为测量比特，通过腔模和经典微波脉冲与超导量子干涉仪的多种相互作用实现量子概率克隆机的幺正演化；然后将腔模态映射到另一个超导量子干涉仪上，通过对该超导量子干涉仪磁通量的测量完成状态坍缩，从而以最优的成功概率实现量子态的精确克隆.本方案采用双光子拉曼共振过程加快单比特门的操作速率，并且总操作时间远小于自发辐射和腔模衰变时间，因而在实验上是可行的.