量子计算和量子信息是利用量子力学系统进行信息研究的新兴热点。超导量子比特由于其易操作性和强拓展性,正成为目前实现量子计算的最可能的途径。对于量子比特状态的操作的研究,以及利用量子比特进行量子模拟,是量子计算研究的核心之一。朗道齐纳转变是一种熟知的量子能级转变的理论,而其在超导量子计算中应用尚未被完全发掘。本文在以下几个方面对于量子比特的性质以及朗道齐纳转变在量子计算中的应用进行了展现。在基本的量子比特参数的确定上,我们展示了量子比特能级的确定、退相干时间的测量、拉比震荡、与天然二能级的耦合等方面的实验方法和拓展研究,系统研究了单量子比特的性质及操作方法。在利用量子比特进行量子模拟方面,我们根据基布尔楚雷克力学与朗道齐纳转变相关性的预言,使用朗道齐纳转变来模拟和研究基布尔楚雷克力学。在三维传输子量子比特中,我们观察到了朗道齐纳转变中的绝热.脉冲近似,量子态冻结,以及一维伊辛模型中的标度律等现象,验证了基布尔楚雷克力学与朗道齐纳理论之间的关联。此外,我们研究了强退相干作用下的朗道齐纳转变,并开创性的利用能隙重调的方法研究不同退相干影响下的朗道齐纳转变行为。在三维传输子比特中,我们利用微波形成有效的微波修饰态来与量子比特系统的基态和第一激发态构成有效的免交叉结构,并且利用了微波调频的快速可调性质,首次在超导三维传输子量子比特中观察到了朗道齐纳斯特伯格干涉现象。此外,凭借时间精度为1纳秒的时域测量方法,我们进行了在朗道齐纳斯特伯格干涉过程中的时间演化的测量,观察到了量子比特状态在干涉过程中的时域演化过程。在量子比特状态的操纵方面,利用波形调制的朗道齐纳转变,我们展示了一种有效的进行量子态的转移和操作的实用的调频快速绝热过程。这种方法可以有效的实现不同能级量子态之间的转移。相比较于通常的利用共振拉比震荡的方法,这种方法对操作时间是否精确,对频率是否共振,以及对功率参数都不敏感,具有非常高的鲁棒性。我们比较了不同波形调制下的快速绝热过程的鲁棒性和误差率,展示了特定波形调制的快速绝热过程的有效性和可操作性。此外,针对快速绝热过程是否为有效门操作的疑问,我们研究了调频快速绝热过程针对不同目标门操作的保真度,验证了其在特定参数条件下可以成为一种有效量子逻辑门操作的应用前景。