量子与物质科学研究中心

国际交叉科学研究院研究中心简介

PART ONE

中心概况

量子力学发源于20世纪初，是研究物质世界微观粒子运动规律的学科，近些年不但理论研究不断获得进展，在一百多年里催生了许多重大发明——核能、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等，改变了世界面貌。而基于超导、电子自旋学、光学的量子信息和测控技术则给量子力学的最新发展注入了血液，代表了正兴起的“第二次量子革命”。早在2016年，美国、欧盟、澳大利亚就宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目，迎接“第二次量子革命”。

近些年，在量子科学领域中国学者“捷报频传”，包括量子通信、量子计算、量子陀螺、量子拓扑物质等，实现了多个突破性理论的提出和革命性实验验证。北航的研究人员也在量子科学方面作出了领先独特的工作。中科院物理所、中国科学技术大学、清华大学、北航等高校近年来都在量子理论和应用领域取得一些引领性成果。

在此国内外大背景下，北航出台了国际交叉研究院2.0计划，而量子与物质科学研究中心的建立，是2014年怀进鹏校长（现在为教育部部长）带队到伍伦贡一起签约建立的北航-伍伦贡联合研究中心的延伸与发展。计划利用中心组建跨学科、跨院系的量子科学合作软硬件平台推动北航前沿量子科学和理工交叉学科的发展。利用本中心的资源，凝聚海内外在量子物质与量子物态研究方向的优秀科学家，建立北航量子科学与技术优秀研发团队，建立国际联合交叉实验室和跨学科综合研究中心，推动北航基础科学研究。

PART TWO

团队建设

首席科学家

窦士学 院士

澳大利亚科学与工程院 院士

● 澳大利亚伍伦贡大学超导与电子材料研究所的创始人；

● 伍伦贡大学名誉教授（Emeritus Professor）；

● 澳大利亚员佐勋章；

● 澳大利亚物理科学领域“终身成就科学家”；

● 国际低温材料学会颁发的“终身成就奖”；

● 澳大利亚纳米材料科学、材料工程及电化学三个学科领域的“领军科学家”；

● 在超导和拓扑材料等量子物质方面具有深厚的研究经验，并基于这些方向搭建团队，团队中包括澳大利亚科学与工程院院士1名，海外优青3名，教授/副教授5名，博士后6名，采用双聘的方式柔性引起中国科学院院士2名，成立由各国院士组成的中心咨询委员会，对中心发展建设和发展方向提出建议。

PART THREE

研究方向

基于中心首席科学家的研究背景，结合北航的特色，并考虑到以超导、电子自旋学、光学的量子信息和测控技术代表的“第二次量子革命”，我们将在量子物质与量子物性、量子能源转换与存储、量子光学与技术、量子磁性等方向进行布局。

量子物质与量子物性：拓扑量子材料、非常规超导、量子微纳结构等方向，研究宏观尺度下量子相干与量子纠缠现象。

量子能源转换与存储：量子电子器件、半导体自旋电子学等方向，研究量子物态在实际应用中的作用。

量子光学与技术：光量子态、超时空分辨、激光光镊等方向，研究和实现单光子源与探测以及量子光电器件。

量子磁性：量子磁性物质、强阻挫等研究方向，研究磁性在量子材料中的作用。

PART FOUR

发展目标

结合北航特色，在量子物质与量子物性、强关联体系与超导技术、光量子科学与技术、量子理论等方向进行布局，提高北航在关键性基础科学问题的研究能力和供给能力，计划利用中心组建跨学科、跨院系的量子科学合作软硬件平台，推动北航前沿量子与物质科学和理工交叉学科的发展。

通过建立和国际先进研究机构和课题组的深入交流合作，提高北航对量子技术方向关键性基础科学问题的研究能力和供给能力。此外，在原有北航-伍伦贡联合研究中心的基础上，依托本中心申请国际联合实验室。实现凝聚北航量子科学与技术优秀研发团队，做出一批量子科学创新成果，完成一系列重大重点项目，转化一批先进量子技术，将前沿量子科学方向建设成北航的学术高地和高端量子技术的孵化器。

PART FIVE

预期成效

探寻新奇量子物态是凝聚态物理研究和应用的前沿课题，在诸多量子物态中，收到最广泛关注的是两种物态是量子反常霍尔效应和超导。前者使得在零磁场的条件下量子霍尔效应的应用成为可能，后者强大的载流能力可用于制备无能耗的电子器件和提供强磁场。

本中心拟在前期的研究基础上，在原有的拓扑材料中引入磁性元素，以及通过异质结或者门电压调控拓扑平带材料的费米能级等方法，实现高温量子反常霍尔效应。同时，利用平带中电子的关联作用，研究强关联情形下，电子之间的相互作用对非常规超导电性的影响，探寻非常规超导机制。

PART SIX

加入我们

中心联系人：杜轶

联系方式：yi_du@buaa.edu.cn