自然科學基金委|第二代量子體系的構筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南發布

關于發布第二代量子體系的構筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南的通告

國科金發計〔2023〕14號

　　國家自然科學基金委員會現發布第二代量子體系的構筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南中所述的要求和注意事項申請。

國家自然科學基金委員會

2023年4月24日　　

第二代量子體系的構筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南

　　本重大研究計劃旨在通過對展示糾纏/疊加量子態等量子行為的第二代量子體系進行構筑和操控，開展量子信息科學方面的前瞻性和基礎性的研究，推動數理、信息、工程與材料、化學等多學科交叉研究，為實現量子計算機等量子技術奠定物理基礎。

　　一、科學目標

　　本重大研究計劃的總體科學目標為：

　　（一）探索和制備可用于量子計算和量子探測的高質量材料，實現量子態精準構筑，探索新型量子體系。

　　（二）發展量子態測量和操控技術，提升探測和調控精度，探索新的技術方法。

　　（三）針對可糾錯固態量子計算、高溫超導機理、拓撲量子體系和低維量子體系開展前瞻性研究，在若干方向取得重大科學突破。

　　二、核心科學問題

　　（一）關鍵量子功能材料的可控制備與量子態體系的精準構筑。

　　（二）量子態精密探測與操控實驗技術及理論方法。

　　（三）面向超導等固態量子計算的研究。

　　（四）新型量子計算體系和實現方案探索。

　　三、2023年度資助計劃

　　本重大研究計劃對探索性強、開拓新方向的申請以培育項目予以資助，擬資助培育項目14項，直接費用平均資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日－2026年12月31日”；對已有較好工作積累、有望在第二代量子體系的構筑和操控研究方面取得重要突破的申請將以重點支持項目和集成項目予以資助：擬資助重點支持項目9項，直接費用平均資助強度約為350萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日－2027年12月31日”；擬資助集成項目2項，直接費用平均資助強度約為600萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日－2026年12月31日”。

　　四、2023年度資助研究方向

　　（一）培育項目和重點支持項目。

　　重點關注面向量子計算的物理體系的相關前瞻性和基礎性研究，2023年度培育項目和重點支持項目主要資助方向如下：

　　1.量子功能材料的可控制備與量子態體系的精準構筑。

　　(1)量子計算功能材料的設計與制備；

　　(2)面向非阿貝爾任意子統計的材料及器件的設計與制備；

　　(3)基于各類量子態的量子系統構筑。

　　2.量子態精密探測與操控實驗技術、方法及理論。

　　(1)量子態探測技術與方法；

　　(2)量子糾纏的操控技術與方案；

　　(3)量子精密測量新理論與新方法。

　　3.量子計算的物理實現與軟件。

　　(1)長相干時間的量子計算器件；

　　(2)量子門操控的保真度提高；

　　(3)量子比特的集成和操控；

　　(4)量子糾錯、機器學習方法和量子算法研究；

　　(5)量子計算的操作系統和軟件研究。

　　4.拓撲量子計算體系和實現方案探索。

　　(1)馬約拉納零能模的非阿貝爾統計性質的研究；

　　(2)拓撲量子比特的設計與實現。

　　（二）集成項目。

　　2023年度圍繞重大研究計劃總體科學目標，在以下2個方向進行集成：

　　1.超導量子比特的集成、操控與糾錯。

　　研發長壽命的超導量子比特和諧振腔，優化比特、諧振腔間的耦合形式和調控方案；發展多比特相干集成架構和芯片封裝工藝，研制新型量子元器件支撐比特的快速重置、調控、讀出和反饋等功能，構筑高質量的集成達上百比特和諧振腔的超導量子芯片；發展低溫測控技術，實現保真度超過99.5%的兩比特量子門，基于量子糾錯和錯誤緩解技術實現長壽命/低錯誤率的邏輯比特；實現基于邏輯比特的量子糾纏分發，演示量子節點之間的量子態傳輸，探索多節點互聯的具有特定功能的量子網絡，展示有代表性的量子算法和量子模擬應用。

　　2.馬約拉納體系的制備、操控與編織。

　　制備具有較高Tc、大面積均勻的拓撲超導材料，并在其中誘導出馬約拉納零能模。發展具有高能量分辨、空間分辨和自旋分辨的譜學手段，精確測量馬約納拉零能模的自旋特征、量子電導特征和空間分布特征；探測馬約納拉零能模的量子散粒噪聲特征；研究馬約納拉零能模之間的耦合規律。基于外場、應力和磁電耦合等手段，實現對磁通渦旋形態的人工操控，實現馬約拉納零能模的融合和編織的關鍵實驗驗證。基于微納加工技術構筑可包含多個馬約拉納零能模的拓撲超導量子器件，并嘗試對馬約拉納零能模進行操控、融合與編織。

　　五、遴選項目的基本原則

　　為確保實現總體科學目標，本重大研究計劃要求所有申請應聚焦到第二代量子體系的構筑和操控，圍繞核心科學問題開展研究。鼓勵多學科實質性交叉合作研究，特別是第二代量子體系在信息、工程與材料科學以及化學領域的交叉性研究，注重理論與實驗的有機結合。優先支持的方向如下：

　　（一）前沿領域關鍵量子功能材料的可控制備與量子態體系的精準構筑。

　　（二）量子態精密探測與操控實驗技術及理論方法研究，鼓勵開發相應的原創技術與方法，并有望產生重大應用的研究。

　　（三）面向超導等固態量子計算的研究，鼓勵探索具有原創性的全新方案。

　　（四）新型量子計算體系和方案的探索。

　　六、申請要求及注意事項

　　（一）申請條件。

　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

　　1.具有承擔基礎研究課題的經歷；

　　2.具有高級專業技術職務（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

　　（二）限項申請規定。

　　執行《2023年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

　　（三）申請注意事項。

　　申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2023年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2023年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

　　1.本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2023年5月25日—5月31日16時。

　　2.項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：

　　（1）申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

　　（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”“重點支持項目”或“集成項目”，“附注說明”選擇“第二代量子體系的構筑和操控”，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目合作研究單位不超過4個。

　　（4）申請人在申請書“立項依據與研究內容”部分，需首先注明申請書研究內容所對應的2023年度資助研究方向（本項目指南第四部分），并說明對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃總體科學目標的貢獻。

　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

　　3.依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作，在2023年5月31日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于6月1日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　4.其他注意事項。

　　（1）為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

　　（2）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，并認真開展學術交流。

　　（四）咨詢方式。

　　國家自然科學基金委員會數理科學部物理科學一處

　　聯系電話：010-62325055

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來源：國家自然科學基金委員會    

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