超導量子電腦主要有如下構成：超導量子晶片、稀釋致冷低溫系統、低溫系統內的微波饋線、各類微波元件、以及位於室溫的微波及高速數位儀器。

量子晶片為超導量子電腦的核心，位於低溫系統中的溫度底層。微波饋線貫穿低溫系統不同溫度階段，連通量子處理器與室溫微波儀器。聯外線路中的微波元件主要是各級衰減器與放大器，以提升訊號的訊雜比。室溫微波及高速數位儀器則用於量子態的控制與讀取，產生控制與探測量子態的微波輸入脈衝訊號並分析返回的探測訊號以辨識量子態。

目前本實驗室有兩組低溫系統與相關微波及數位設備用於量子晶片的研究與開發。

量子晶片為製作於矽晶片上之鋁超導結構。量子晶片組成的兩大核心為transmon量子位元與共平面微波共振腔。

transmon量子位元是現行採用最廣的超導量子位元，主要由微奈米級的約瑟芬接合與外加並聯電容組成。在超導臨界溫度之下，超導鋁中的電子兩兩配對成屬於波色子的庫柏對形成巨觀量子態。搭配約瑟芬接合所提供的等效電感，transmon最終表現為一種對於電荷雜訊不敏感的量子失諧振子，並以最低的兩個特徵能態作為量子位元之基底。

晶片中的微波共振腔扮演多種重要角色。在與transmon有著失諧耦合的情況下，共振腔除了保護量子態並做為讀取量子態的媒介外，亦可連通不同量子位元，組成晶片中量子位元網路。而個別量子態的控制或量子位元間的耦合一般可透過晶片的外加訊號端口注入微波或磁場來控制量子位元，構成通用量子計算所需要的單量子及雙量子邏輯閘。

基於上述的架構，此超導量子晶片為可程式化量子線路，理論上可以實現任何量子運算。