实验室聚焦超导量子计算的关键核心技术,围绕片上集成的量子通信及量子网络、基于固体自旋的量子精密测量以及量子基础理论方面展开研究,结合量子基准工程、制造工程、试验工程等产业目标,致力于在重大原始创新、原创技术策源和关键核心技术突破等方面发挥重要作用。通过新奇的量子现象、可扩展量子信息处理、高精度量子标准和测量、先进量子芯片制造、全面的系统测试和验证,实验室将推动量子信息科学和技术的全面发展。实验室将建设高水平的人才队伍和科研平台,吸引和培养多学科交叉的创新团队,形成开放共享的科研环境,为国家和江苏省在量子信息科技创新和产业发展方面提供长期、战略性和前瞻性的支持,助力国家在新一轮科技革命和产业变革中占据先机,推动经济社会的高质量发展。

一、重大原始创新和原创技术策源

实验室将依托南京大学和量子科技长三角产业创新中心的资源优势,致力于在量子计算领域实现重大原始创新和原创技术策源。实验室将针对量子物理基础理论和实验的核心科学问题,提出新颖的研究思路,开展原创性研究,抢占国际学术制高点。实验室将围绕量子基准工程、制造工程、试验工程,开展前沿科学研究和技术开发,通过量子基准工程,建立国际领先的高精度量子标准和测量技术,为量子计算系统的性能评估和校准提供可靠依据;制造工程将开发和优化量子芯片的制造工艺,突破材料选择、芯片设计、制备和封装等关键技术,提高量子芯片的性能和可靠性;试验工程将搭建全面的测试平台和环境,进行多维度的性能测试和故障诊断,确保系统的稳定运行。这些工程的实施将为我国在量子计算领域实现重大原始创新和原创技术策源提供坚实基础。

二、关键核心技术突破

实验室将针对超导量子计算、片上集成的量子通信及量子网络、基于固体自旋的量子精密测量等方向的瓶颈问题,聚焦高精度量子比特控制、低噪声量子芯片制备、量子纠错方案、高维量子态操控、量子网络拓扑优化等关键核心技术,开展深入研究和攻关。实验室将开发高精度的量子测量设备和校准技术,确保量子系统的准确性和可靠性。制造工程将引入先进的微纳加工技术和自动化生产线,提高量子芯片的生产效率和良品率。试验工程将进行系统的集成测试和验证,及时发现并解决技术问题。实验室将演示200比特超导量子计算原型机,验证基于光子芯片的集成化量子通信及量子网络,实现单分子分辨的固体自旋量子精密探测,发现多体量子系统的新规律及新现象。

三、高水平人才队伍和科研平台建设

通过量子信息科技工程的实施,实验室将积极为科研人员和学生提供最前沿的科研平台和实验设备,培养新一代量子技术的创新人才。在实际项目中积累的工程经验和科研训练,将使研究人员具备研发、设计和管理超导量子计算相关技术的综合能力,成为引领量子科技发展的中坚力量。实验室的发展还将吸引多学科优秀人才,形成多学科交叉的创新团队。创新中心将设立博士后流动站、研究生培养基地等机制,为青年学者提供良好的成长环境和发展机会。同时,实验室将搭建开放共享的科研平台,促进国内外学术交流和合作,形成协同创新的良好氛围。通过这些措施,实验室将建设成为国内领先的量子信息研究和人才培养基地,为国家和地方的科技创新提供强有力的人才支持。

四、支撑国家和省重大战略

实验室的建设将为支撑国家和江苏省的重大战略提供重要保障。通过与国家和江苏省重大科技战略协同,实验室预计将在以下方面发挥重要作用:

1.支撑国家量子计算机攻关、量子通信网络建设和量子信息核心技术研发,提升我国在全球量子科技竞争中的话语权。

2.服务于长三角区域创新发展需求,推动量子科技成果的转化与产业化,加速区域科技经济发展。

在未来十年内,将实验室打造成为量子信息科学领域的国际合作中心,为全球量子科技发展贡献中国智慧与力量。