量子信息与量子科技前沿协同创新中心

中国科学技术大学下设研究机构

量子信息与量子科技前沿协同创新中心是为响应国家“2011计划”，由中国科学技术大学牵头，联合南京大学等国内多家单位成立的协同创新中心。中心以开发量子领域的先进技术为目标，推动量子技术的研发与应用。

背景介绍

为贯彻落实教育部、财政部“高等学校创新能力提升计划”（教技[2012]6号，即“2011计划”），中国科学技术大学、南京大学、中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院半导体研究所、国防科学技术大学瞄准世界科学前沿和国家在信息、物质、能源、生命等领域发展的重大需求，充分发挥高校作为科技第一生产力和人才第一资源重要结合点的独特作用，以重点学科建设为基础，以机制体制改革为重点，以创新能力提升为突破口，联合创建“量子信息与量子科技前沿协同创新中心”。本中心的宗旨是：按照“国家急需、世界一流”的总体要求，大力推动量子信息与量子科技前沿领域科研、人才、学科“三位一体”协同创新能力的提升，形成该领域国际著名的学术中心，服务于国家重大战略需求。

需求分析

正在迅速兴起的各种崭新而尖端的量子系统相干控制技术——量子通信、量子计算、量子模拟、量子精密测量等，为解决若干制约人类社会进步的重大前沿科学技术问题提供了超越经典极限的途径，成为各国重点支持的战略性发展方向。而随着该领域进入到深化发展阶段、某些量子技术进入到系统集成和产业化攻关阶段，迫切需要通过全方位的机制体制改革，实现优势互补、强强联合、协同攻关，走出一条跨越式发展的新路，为我国在国际上引领未来量子科技革命奠定基础。在此背景下，以我国在该领域最具研究实力的中国科学技术大学为牵头单位组建“量子信息与量子科技前沿协同创新中心”，具有明显的紧迫性、前瞻性和战略性。

总体思路

以我国在量子信息与量子科技前沿研究领域取得的优势为基础，抓住在该领域可能实现重大科技突破、带动我国自然科学技术跨越式发展和综合科技实力大幅提升的机遇，以体制机制改革推动该领域的科学研究、人才培养及团队建设，力求打破原来资源分散、各自为战、合作松散的局面，建立更加高效、持续的协同创新模式，形成集群优势，开展高质量的协同创新，全面提高量子科技领域的创新能力，形成该领域的国际著名的学术中心。以原始创新为基础，着力发展变革性技术，进而培育战略性新兴产业，对我国国民经济的发展和社会进步做出重要贡献。

总体目标

5年发展目标

（1）突破实用化量子通信技术和产业化一系列关键技术和关键器件的瓶颈，实现千公里量级实用化量子通信网络，并借助于卫星平台开展星地量子通信实验、发展星地远距离量子通信技术，在国际上首次实现星地间高速量子通信，并实现与地面量子通信网络的有效链接，初步构建我国的广域量子通信体系。参与国际量子通信标准的制定，并制定我国的量子通信标准，为在我国形成世界领先的量子通信行业打下坚实的基础。

（2）实现量子相干和量子纠缠的长时间保持以及20个左右量子比特的相干操纵，演示重要的量子算法，对一些较低复杂度的物理机制进行量子模拟，利用量子精密测量大幅提高对重力、时间、位置等的测量精度，对生命系统中的量子相干效应开展探索性研究，不断开拓新的量子前沿交叉研究方向。

10年发展目标

（1）实现成熟的高速率实用化广域量子通信网络技术，构建完整的广域量子通信网络体系，并在国防、国家安全、金融、信息等领域得到广泛应用，形成具有国际引领地位的战略性新兴产业。

（2）实现50个左右量子比特的可扩展量子相干网络，实现量子计算机的基本功能，对一些复杂物理体系进行量子模拟，实现实用化的量子精密测量，在新的量子前沿交叉研究方向不断产生重大原始创新成果和变革性新技术。

（3）物理学科5年进入“美国基本科学指数（Essential Science Indicator，ESI）”全球排名前50位，10年进入前30位。产生数项具有国家自然科学一等奖、Science杂志评选的年度世界十大科技进展、美国物理学会和欧洲物理学会评选的国际物理学重大进展等荣誉水平的研究成果，具备冲击相关领域国际大奖的实力。

（4）将中心建设成为在量子信息与量子科技前沿研究领域具有世界一流水平的人才培养和聚集高地、科学研究高地、技术积累高地、应用研发高地和成果转化高地，实现基础研究、关键技术创新与集成、工程化产业化研发、成果转移与规模化产业间的有效链接，成为新学科和新研究方向的开创者，成为先进科学思想和技术的引领者，成为战略性新兴产业的摇篮。

组建与分工

中国科学技术大学主要从事科学和技术基础研究，为原始创新的源头，本着“有限目标，重点突破”的原则，对有希望实现可扩展量子信息处理的几类物理系统开展系统性的前沿基础研究，并不断开拓新的量子前沿交叉研究方向。南京大学、中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院半导体研究所、国防科学技术大学等协同创新单位一方面为基础研究提供必要的技术支持，另一方面与中国科学技术大学协同，负责开展基础研究成果向技术成果的转化工作。此外，中心还凝聚了其它单位该领域的一批优秀科学家共同开展协同创新研究。

机制体制

根据中心协同创新的总体思路和发展目标，从牵头高校以及主要参与单位的实际情况出发，中心进行顶层设计，在人员聘用、考评与激励机制，评价体系，资源配置与支持方式，科研运行协同管理机制，人才培养与教育模式等方面进行全方位的改革。

科研体系

中心下设6个研究部，包括：

（1）光与冷原子量子物理和量子信息

（2）分子系统量子测量与控制

（3）基于固态系统的量子物理和量子信息

（4）量子-X

（5）量子材料与器件

（6）量子理论与模拟

支撑体系

12大基地：

（1）国家同步辐射实验室

（2）稳态强磁场实验装置

（3）固体微结构物理国家重点实验室

（4）红外物理国家重点实验室

（5）半导体超晶格国家重点实验室

（6）集成光电子器件国家重点实验室

（7）核探测与核电子学国家重点实验室

（8）合肥微尺度物质科学国家实验室

（9）中国科学院量子信息重点实验室

（10）中国科学院量子技术与应用研究中心

（11）中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室

（12）中国科学技术大学公共实验中心

人才培养

中心将以拔尖创新人才培养为导向、以本硕博长周期培养为主体、以科教结合为纽带，充分利用协同创新单位在生源、师资、先进实验平台、国际合作交流等方面的优势，建立优秀学生的遴选和培养新机制，真正实现科研与教学的有机结合、国内培养和国际化教育的有机结合、多学科培养的有机结合，源源不断地涌现出适应量子科技前沿领域多学科交叉需求和具有国际化视野的拔尖创新型青年人才。

通过几年的协同建设和拔尖人才培养机制的贯彻落实，中心已成为培养一流后备科技人才的摇篮，研究生和博士后已成为开展高质量科研工作的朝气蓬勃的生力军，在中心发展过程中起到越来越重要的作用。几乎所有的研究生都参与到国家重大科学研究计划、“973计划”、“863计划”、基金委重大研究计划、中科院知识创新工程、中科院战略性先导科技专项等重大、重点科研项目中，大多数研究生在中心工作期间做出了有较强显示度的创新性研究成果，有些研究生已成为关键技术能手。在中心近年来发表的SCI论文中，80%以上的第一作者都是研究生，有30多位研究生在世界顶尖学术刊物Nature、Science、Nature子刊、Physical Review Letters上发表了论文。例如，许金时博士的毕业论文“光子纠缠态制备、应用及演化的实验研究”、高炜博博士的毕业论文“多量子比特纠缠态及其应用”入选了教育部“全国优秀博士学位论文”；金贤敏博士在Nature Photonics杂志上以第一作者发表了实现16公里自由空间量子隐形传态的研究论文，入选了“两院院士评选2010年中国十大科技进展新闻”；姚星灿博士在Nature和Nature Photonics杂志上以第一作者发表了首次实现八光子纠缠和拓扑量子纠错的研究论文；印娟博士长期参加与上海技物所在自由空间量子通信方面的协同创新工作，以第一作者在Nature杂志上发表了首次实现百公里量级量子隐形传态和双向纠缠分发的研究论文。这些高水平的研究工作均产生了重大的国际影响。中心已向德国海德堡大学、瑞士苏黎世高工、英国牛津大学、奥地利因斯布鲁克大学等国际知名大学和研究机构派出了多位研究生和博士毕业生开展国际合作和学习交流，将成为中心未来的重要人才储备。

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