自然科學(xué)基金委|第二代量子體系的構(gòu)筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南發(fā)布

關(guān)于發(fā)布第二代量子體系的構(gòu)筑和操控重大研究計劃2023年度項目指南的通告

國科金發(fā)計〔2023〕14號

　　國家自然科學(xué)基金委員會現(xiàn)發(fā)布第二代量子體系的構(gòu)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(xué)基金委員會

2023年4月24日　　

第二代量子體系的構(gòu)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(tài)等量子行為的第二代量子體系進(jìn)行構(gòu)筑和操控，開展量子信息科學(xué)方面的前瞻性和基礎(chǔ)性的研究，推動數(shù)理、信息、工程與材料、化學(xué)等多學(xué)科交叉研究，為實現(xiàn)量子計算機(jī)等量子技術(shù)奠定物理基礎(chǔ)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　本重大研究計劃的總體科學(xué)目標(biāo)為：

　　（一）探索和制備可用于量子計算和量子探測的高質(zhì)量材料，實現(xiàn)量子態(tài)精準(zhǔn)構(gòu)筑，探索新型量子體系。

　　（二）發(fā)展量子態(tài)測量和操控技術(shù)，提升探測和調(diào)控精度，探索新的技術(shù)方法。

　　（三）針對可糾錯固態(tài)量子計算、高溫超導(dǎo)機(jī)理、拓?fù)淞孔芋w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(xué)突破。

　　二、核心科學(xué)問題

　　（一）關(guān)鍵量子功能材料的可控制備與量子態(tài)體系的精準(zhǔn)構(gòu)筑。

　　（二）量子態(tài)精密探測與操控實驗技術(shù)及理論方法。

　　（三）面向超導(dǎo)等固態(tài)量子計算的研究。

　　（四）新型量子計算體系和實現(xiàn)方案探索。

　　三、2023年度資助計劃

　　本重大研究計劃對探索性強(qiáng)、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(qiáng)度約為80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)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(gòu)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(qiáng)度約為350萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)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(qiáng)度約為600萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)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(guān)注面向量子計算的物理體系的相關(guān)前瞻性和基礎(chǔ)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(tài)體系的精準(zhǔn)構(gòu)筑。

　　(1)量子計算功能材料的設(shè)計與制備；

　　(2)面向非阿貝爾任意子統(tǒng)計的材料及器件的設(shè)計與制備；

　　(3)基于各類量子態(tài)的量子系統(tǒng)構(gòu)筑。

　　2.量子態(tài)精密探測與操控實驗技術(shù)、方法及理論。

　　(1)量子態(tài)探測技術(shù)與方法；

　　(2)量子糾纏的操控技術(shù)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(xiàn)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(jī)器學(xué)習(xí)方法和量子算法研究；

　　(5)量子計算的操作系統(tǒng)和軟件研究。

　　4.拓?fù)淞孔佑嬎泱w系和實現(xiàn)方案探索。

　　(1)馬約拉納零能模的非阿貝爾統(tǒng)計性質(zhì)的研究；

　　(2)拓?fù)淞孔颖忍氐脑O(shè)計與實現(xiàn)。

　　（二）集成項目。

　　2023年度圍繞重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)，在以下2個方向進(jìn)行集成：

　　1.超導(dǎo)量子比特的集成、操控與糾錯。

　　研發(fā)長壽命的超導(dǎo)量子比特和諧振腔，優(yōu)化比特、諧振腔間的耦合形式和調(diào)控方案；發(fā)展多比特相干集成架構(gòu)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(diào)控、讀出和反饋等功能，構(gòu)筑高質(zhì)量的集成達(dá)上百比特和諧振腔的超導(dǎo)量子芯片；發(fā)展低溫測控技術(shù)，實現(xiàn)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(shù)實現(xiàn)長壽命/低錯誤率的邏輯比特；實現(xiàn)基于邏輯比特的量子糾纏分發(fā)，演示量子節(jié)點之間的量子態(tài)傳輸，探索多節(jié)點互聯(lián)的具有特定功能的量子網(wǎng)絡(luò)，展示有代表性的量子算法和量子模擬應(yīng)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?fù)涑瑢?dǎo)材料，并在其中誘導(dǎo)出馬約拉納零能模。發(fā)展具有高能量分辨、空間分辨和自旋分辨的譜學(xué)手段，精確測量馬約納拉零能模的自旋特征、量子電導(dǎo)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(guī)律。基于外場、應(yīng)力和磁電耦合等手段，實現(xiàn)對磁通渦旋形態(tài)的人工操控，實現(xiàn)馬約拉納零能模的融合和編織的關(guān)鍵實驗驗證。基于微納加工技術(shù)構(gòu)筑可包含多個馬約拉納零能模的拓?fù)涑瑢?dǎo)量子器件，并嘗試對馬約拉納零能模進(jìn)行操控、融合與編織。

　　五、遴選項目的基本原則

　　為確保實現(xiàn)總體科學(xué)目標(biāo)，本重大研究計劃要求所有申請應(yīng)聚焦到第二代量子體系的構(gòu)筑和操控，圍繞核心科學(xué)問題開展研究。鼓勵多學(xué)科實質(zhì)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(xué)以及化學(xué)領(lǐng)域的交叉性研究，注重理論與實驗的有機(jī)結(jié)合。優(yōu)先支持的方向如下：

　　（一）前沿領(lǐng)域關(guān)鍵量子功能材料的可控制備與量子態(tài)體系的精準(zhǔn)構(gòu)筑。

　　（二）量子態(tài)精密探測與操控實驗技術(shù)及理論方法研究，鼓勵開發(fā)相應(yīng)的原創(chuàng)技術(shù)與方法，并有望產(chǎn)生重大應(yīng)用的研究。

　　（三）面向超導(dǎo)等固態(tài)量子計算的研究，鼓勵探索具有原創(chuàng)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(yīng)當(dāng)具備以下條件：

　　1.具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

　　2.具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)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(jìn)行申請。

　　（二）限項申請規(guī)定。

　　執(zhí)行《2023年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

　　（三）申請注意事項。

　　申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2023年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2023年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)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(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)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(xué)問題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)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(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)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(gòu)筑和操控”，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)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(jù)與研究內(nèi)容”部分，需首先注明申請書研究內(nèi)容所對應(yīng)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(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

　　如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

　　3.依托單位應(yīng)當(dāng)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(tǒng)逐項確認(rèn)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(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

　　（2）為加強(qiáng)項目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項目群的形成和多學(xué)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(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動，并認(rèn)真開展學(xué)術(shù)交流。

　　（四）咨詢方式。

　　國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部物理科學(xué)一處

　　聯(lián)系電話：010-62325055

 

來源：國家自然科學(xué)基金委員會    

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