量子信息與量子科技前沿協同創新中心

量子信息與量子科技前沿協同創新中心是為回響國家“2011計畫”，由中國科學技術大學牽頭，聯合南京大學等國內多家單位成立的協同創新中心。中心以開發量子領域的先進技術為目標，推動量子技術的研發與套用。

背景介紹

為貫徹落實教育部、財政部“高等學校創新能力提升計畫”（教技[2012]6號，即“2011計畫”），中國科學技術大學、南京大學、中國科學院上海技術物理研究所、中國科學院半導體研究所、國防科學技術大學瞄準世界科學前沿和國家在信息、物質、能源、生命等領域發展的重大需求，充分發揮高校作為科技第一生產力和人才第一資源重要結合點的獨特作用，以重點學科建設為基礎，以機制體制改革為重點，以創新能力提升為突破口，聯合創建“量子信息與量子科技前沿協同創新中心”。本中心的宗旨是：按照“國家急需、世界一流”的總體要求，大力推動量子信息與量子科技前沿領域科研、人才、學科“三位一體”協同創新能力的提升，形成該領域國際著名的學術中心，服務於國家重大戰略需求。

需求分析

正在迅速興起的各種嶄新而尖端的量子系統相干控制技術——量子通信、量子計算、量子模擬、量子精密測量等，為解決若干制約人類社會進步的重大前沿科學技術問題提供了超越經典極限的途徑，成為各國重點支持的戰略性發展方向。而隨著該領域進入到深化發展階段、某些量子技術進入到系統集成和產業化攻關階段，迫切需要通過全方位的機制體制改革，實現優勢互補、強強聯合、協同攻關，走出一條跨越式發展的新路，為我國在國際上引領未來量子科技革命奠定基礎。在此背景下，以我國在該領域最具研究實力的中國科學技術大學為牽頭單位組建“量子信息與量子科技前沿協同創新中心”，具有明顯的緊迫性、前瞻性和戰略性。

總體思路

以我國在量子信息與量子科技前沿研究領域取得的優勢為基礎，抓住在該領域可能實現重大科技突破、帶動我國自然科學技術跨越式發展和綜合科技實力大幅提升的機遇，以體制機制改革推動該領域的科學研究、人才培養及團隊建設，力求打破原來資源分散、各自為戰、合作鬆散的局面，建立更加高效、持續的協同創新模式，形成集群優勢，開展高質量的協同創新，全面提高量子科技領域的創新能力，形成該領域的國際著名的學術中心。以原始創新為基礎，著力發展變革性技術，進而培育戰略性新興產業，對我國國民經濟的發展和社會進步做出重要貢獻。

總體目標

5年發展目標

（1）突破實用化量子通信技術和產業化一系列關鍵技術和關鍵器件的瓶頸，實現千公里量級實用化量子通信網路，並藉助於衛星平台開展星地量子通信實驗、發展星地遠距離量子通信技術，在國際上首次實現星地間高速量子通信，並實現與地面量子通信網路的有效連結，初步構建我國的廣域量子通信體系。參與國際量子通信標準的制定，並制定我國的量子通信標準，為在我國形成世界領先的量子通信行業打下堅實的基礎。

（2）實現量子相干和量子糾纏的長時間保持以及20個左右量子比特的相干操縱，演示重要的量子算法，對一些較低複雜度的物理機制進行量子模擬，利用量子精密測量大幅提高對重力、時間、位置等的測量精度，對生命系統中的量子相干效應開展探索性研究，不斷開拓新的量子前沿交叉研究方向。

10年發展目標

（1）實現成熟的高速率實用化廣域量子通信網路技術，構建完整的廣域量子通信網路體系，並在國防、國家安全、金融、信息等領域得到廣泛套用，形成具有國際引領地位的戰略性新興產業。

（2）實現50個左右量子比特的可擴展量子相干網路，實現量子計算機的基本功能，對一些複雜物理體系進行量子模擬，實現實用化的量子精密測量，在新的量子前沿交叉研究方向不斷產生重大原始創新成果和變革性新技術。

（3）物理學科5年進入“美國基本科學指數（Essential Science Indicator，ESI）”全球排名前50位，10年進入前30位。產生數項具有國家自然科學一等獎、Science雜誌評選的年度世界十大科技進展、美國物理學會和歐洲物理學會評選的國際物理學重大進展等榮譽水平的研究成果，具備衝擊相關領域國際大獎的實力。

（4）將中心建設成為在量子信息與量子科技前沿研究領域具有世界一流水平的人才培養和聚集高地、科學研究高地、技術積累高地、套用研發高地和成果轉化高地，實現基礎研究、關鍵技術創新與集成、工程化產業化研發、成果轉移與規模化產業間的有效連結，成為新學科和新研究方向的開創者，成為先進科學思想和技術的引領者，成為戰略性新興產業的搖籃。

組建與分工

中國科學技術大學主要從事科學和技術基礎研究，為原始創新的源頭，本著“有限目標，重點突破”的原則，對有希望實現可擴展量子信息處理的幾類物理系統開展系統性的前沿基礎研究，並不斷開拓新的量子前沿交叉研究方向。南京大學、中國科學院上海技術物理研究所、中國科學院半導體研究所、國防科學技術大學等協同創新單位一方面為基礎研究提供必要的技術支持，另一方面協同中國科學技術大學從事基礎研究成果向技術成果的轉化工作。此外，中心還凝聚了其它單位該領域的一批優秀科學家共同開展協同創新研究。

分工

機制體制

根據中心協同創新的總體思路和發展目標，從牽頭高校以及主要參與單位的實際情況出發，中心進行頂層設計，在人員聘用、考評與激勵機制，評價體系，資源配置與支持方式，科研運行協同管理機制，人才培養與教育模式等方面進行全方位的改革。

科研體系

中心下設6個研究部，包括：

（1）光與冷原子量子物理和量子信息

（2）分子系統量子測量與控制

（3）基於固態系統的量子物理和量子信息

（4）量子-X

（5）量子材料與器件

（6）量子理論與模擬

支撐體系

12大基地：

（1）國家同步輻射實驗室

（2）穩態強磁場實驗裝置

（3）固體微結構物理國家重點實驗室

（4）紅外物理國家重點實驗室

（5）半導體超晶格國家重點實驗室

（6）集成光電子器件國家重點實驗室

（7）核探測與核電子學國家重點實驗室

（8）合肥微尺度物質科學國家實驗室

（9）中國科學院量子信息重點實驗室

（10）中國科學院量子技術與套用研究中心

（11）中國科學院上海技術物理研究所空間主動光電技術重點實驗室

（12）中國科學技術大學公共實驗中心

人才培養

中心將以拔尖創新人才培養為導向、以本碩博長周期培養為主體、以科教結合為紐帶，充分利用協同創新單位在生源、師資、先進實驗平台、國際合作交流等方面的優勢，建立優秀學生的遴選和培養新機制，真正實現科研與教學的有機結合、國內培養和國際化教育的有機結合、多學科培養的有機結合，源源不斷地湧現出適應量子科技前沿領域多學科交叉需求和具有國際化視野的拔尖創新型青年人才。

通過幾年的協同建設和拔尖人才培養機制的貫徹落實，中心已成為培養一流後備科技人才的搖籃，研究生和博士後已成為開展高質量科研工作的朝氣蓬勃的生力軍，在中心發展過程中起到越來越重要的作用。幾乎所有的研究生都參與到國家重大科學研究計畫、“973計畫”、“863計畫”、基金委重大研究計畫、中科院知識創新工程、中科院戰略性先導科技專項等重大、重點科研項目中，大多數研究生在中心工作期間做出了有較強顯示度的創新性研究成果，有些研究生已成為關鍵技術能手。在中心近年來發表的SCI論文中，80%以上的第一作者都是研究生，有30多位研究生在世界頂尖學術刊物Nature、Science、Nature子刊、Physical Review Letters上發表了論文。例如，許金時博士的畢業論文“光子糾纏態製備、套用及演化的實驗研究”、高煒博博士的畢業論文“多量子比特糾纏態及其套用”入選了教育部“全國優秀博士學位論文”；金賢敏博士在Nature Photonics雜誌上以第一作者發表了實現16公里自由空間量子隱形傳態的研究論文，入選了“兩院院士評選2010年中國十大科技進展新聞”；姚星燦博士在Nature和Nature Photonics雜誌上以第一作者發表了首次實現八光子糾纏和拓撲量子糾錯的研究論文；印娟博士長期參加與上海技物所在自由空間量子通信方面的協同創新工作，以第一作者在Nature雜誌上發表了首次實現百公里量級量子隱形傳態和雙向糾纏分發的研究論文。這些高水平的研究工作均產生了重大的國際影響。中心已向德國海德堡大學、瑞士蘇黎世高工、英國牛津大學、奧地利因斯布魯克大學等國際知名大學和研究機構派出了多位研究生和博士畢業生開展國際合作和學習交流，將成為中心未來的重要人才儲備。