第二代量子体系的构筑和操控重大研究计划2023年度项目指南
一、科学目标
本重大研究计划的总体科学目标为:
(一)探索和制备可用于量子计算和量子探测的高质量材料,实现量子态精准构筑,探索新型量子体系。
(二)发展量子态测量和操控技术,提升探测和调控精度,探索新的技术方法。
(一)关键量子功能材料的可控制备与量子态体系的精准构筑。
(二)量子态精密探测与操控实验技术及理论方法。
(三)面向超导等固态量子计算的研究。
三、2023年度资助计划
本重大研究计划对探索性强、开拓新方向的申请以培育项目予以资助,拟资助培育项目14项,直接费用平均资助强度约为80万元/项,资助期限为3年,申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2026年12月31日”;对已有较好工作积累、有望在第二代量子体系的构筑和操控研究方面取得重要突破的申请将以重点支持项目和集成项目予以资助:拟资助重点支持项目9项,直接费用平均资助强度约为350万元/项,资助期限为4年,申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2027年12月31日”;拟资助集成项目2项,直接费用平均资助强度约为600万元/项,资助期限为3年,申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2026年12月31日”。
四、2023年度资助研究方向
1.量子功能材料的可控制备与量子态体系的精准构筑。
(1)量子计算功能材料的设计与制备;
(2)面向非阿贝尔任意子统计的材料及器件的设计与制备;
2.量子态精密探测与操控实验技术、方法及理论。
(1)量子态探测技术与方法;
(2)量子纠缠的操控技术与方案;
3.量子计算的物理实现与软件。
(1)长相干时间的量子计算器件;
(2)量子门操控的保真度提高;
(3)量子比特的集成和操控;
(4)量子纠错、机器学习方法和量子算法研究;
4.拓扑量子计算体系和实现方案探索。
(1)马约拉纳零能模的非阿贝尔统计性质的研究;
2023年度围绕重大研究计划总体科学目标,在以下2个方向进行集成:
研发长寿命的超导量子比特和谐振腔,优化比特、谐振腔间的耦合形式和调控方案;发展多比特相干集成架构和芯片封装工艺,研制新型量子元器件支撑比特的快速重置、调控、读出和反馈等功能,构筑高质量的集成达上百比特和谐振腔的超导量子芯片;发展低温测控技术,实现保真度超过99.5%的两比特量子门,基于量子纠错和错误缓解技术实现长寿命/低错误率的逻辑比特;实现基于逻辑比特的量子纠缠分发,演示量子节点之间的量子态传输,探索多节点互联的具有特定功能的量子网络,展示有代表性的量子算法和量子模拟应用。
制备具有较高Tc、大面积均匀的拓扑超导材料,并在其中诱导出马约拉纳零能模。发展具有高能量分辨、空间分辨和自旋分辨的谱学手段,精确测量马约纳拉零能模的自旋特征、量子电导特征和空间分布特征;探测马约纳拉零能模的量子散粒噪声特征;研究马约纳拉零能模之间的耦合规律。基于外场、应力和磁电耦合等手段,实现对磁通涡旋形态的人工操控,实现马约拉纳零能模的融合和编织的关键实验验证。基于微纳加工技术构筑可包含多个马约拉纳零能模的拓扑超导量子器件,并尝试对马约拉纳零能模进行操控、融合与编织。
(一)申请条件。
在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。
执行《2023年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。
2.项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下:
4.其他注意事项。
(1)为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成,获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定,项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。
(2)为加强项目的学术交流,促进项目群的形成和多学科交叉与集成,本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会,并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动,并认真开展学术交流。
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