三能级系统（three energy levels system），第一台激光器——红宝石激光器是三能级系统。
三能级系统简介
红宝石是三氧化二铝，在其基质中有三能级E0，E1，E2，E0是稳态，E2是激发态，E1是亚稳态。处于E0的粒子被激发到E2，粒子在E2是不稳定的，约10s内很快地自发无辐射地落入亚稳态E1，粒子在E1逗留时间较长约10s。只要激发足够强，亚稳态的粒子数增多，基态的粒子数减少，从而实现粒子数反转。三能级激光器中，获得中间能态和基态间粒子数反转的效率不是很高。因为在开始抽运时中间能态（即亚稳态）实际是空的，最低限度要将基态粒子数的半数抽运到中间态才可实现粒子数反转。此外，供给抽运的闪光氙灯对电能只有一小部分成为抽运光子。所以要用强抽运光，通常采用脉冲工作。
三能级系统能级
由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为原子核外电子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的。这些能量值就是能级。能级是用来表达在一定能层上（K、L、M、N、O、P、Q）而又具有一定形状的电子云的电子。
三能级系统能级原理
三能级系统工作原理，在激励泵元的作用下，几台E0上的粒子被抽运到能级E2上，到达高能级E2的粒子将主要以无辐射跃迁的形式。
三能级系统相关研究
超导量子电路和量子比特具有耗散小、易调控、器件设计灵活、易规模化等突出优点，是实现固态量子计算的有力竞争者，同时也是量子力学、原子物理、量子光学和量子模拟的一个很好的研究平台。对超导位相量子比特、超导多能级与谐振腔耦合系统、以及nSQUID新型超导量子比特开展了系统深入的研究，超导量子比特的设计与制备。
采用微纳加工的实验工艺和多层膜技术，首先在清洗干净的Si基片上用磁控溅射的方法生长出高质量的铌膜，作为超导量子比特的引线电路与谐振腔电路，然后采用电子束蒸发与化学气相沉积等方法，制备超导量子比特的电感线圈与电容，采用双角度电子束蒸发的方法制备高质量的Al/AlO_x/Al约瑟夫森结。约瑟夫森结的制备是是样品制备的核心。
