國家自然基金申報
關(guān)于發(fā)布高精度量子操控與探測重大研究計劃
2024年度項目指南的通告
國科金發(fā)計〔2024〕139號
國家自然科學(xué)基金委員會(huì )現發(fā)布高精度量子操控與探測重大研究計劃2024年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。
國家自然科學(xué)基金委員會(huì )
2024年6月14日
高精度量子操控與探測重大研究計劃2024年度項目指南
高精度量子操控與探測重大研究計劃面向發(fā)展量子科技的國家重大戰略需求，針對量子信息科學(xué)及其與各領(lǐng)域交叉研究面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)挑戰额糖，發(fā)展新原理、新方法，探索可持續發(fā)展的技術(shù)路線(xiàn)，加強我國量子科技基礎研究和人才培養赘那，推動(dòng)我國搶占量子科技國際競爭制高點(diǎn)。
一、科學(xué)目標
聚焦高精度量子操控與探測技術(shù)及其應用疟沽，發(fā)展量子增強的新原理渠乎、新方法，推動(dòng)精密測量技術(shù)進(jìn)步；突破量子操控與探測技術(shù)在高精度搂都、高復雜度和可擴展性等方面的技術(shù)挑戰豆单，為量子信息科學(xué)發(fā)展提供支持；充分發(fā)揮量子平臺和工具的優(yōu)越性，突破經(jīng)典技術(shù)探測極限杈湾，推動(dòng)量子信息科學(xué)與各個(gè)領(lǐng)域的交叉研究拢华。進(jìn)一步提升我國量子科技基礎研究的原始創(chuàng )新能力您觉，為實(shí)現我國量子科技自立自強提供支撐。
二、核心科學(xué)問(wèn)題
本重大研究計劃圍繞以下三個(gè)核心科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究：
（一）量子增強的新原理和新方法。
圍繞當前發(fā)展較為成熟或極有潛力的精密測量技術(shù)，建立和發(fā)展有效提高測量精度和靈敏度等指標的量子操控與探測新原理新方法磨篱。
（二）量子信息科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展需要的高精度量子操控與探測技術(shù)。
突破量子操控與探測在精度、復雜度以及可擴展性等多方面技術(shù)挑戰，發(fā)展量子模擬、量子計算、空間量子技術(shù)等量子信息科學(xué)領(lǐng)域所需的高精度量子操控與探測技術(shù)。
（三）超越經(jīng)典技術(shù)的量子操控與探測技術(shù)的應用。
發(fā)展有望超越經(jīng)典技術(shù)探測極限的量子精密測量技術(shù)，并在物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)控散、地球科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域實(shí)現應用示范。
三海渊、2024年度資助研究方向
（一）培育項目。
圍繞上述科學(xué)問(wèn)題，以總體科學(xué)目標為牽引，擬以培育項目的方式資助探索性強、選題新穎长捧、前期研究基礎較好的申請項目裆夕，優(yōu)先支持以下研究方向：
1.量子增強的新原理和新方法邑阅。
在光子和原子等量子體系產(chǎn)生用于實(shí)現測量精度增強的量子態(tài)区荧，發(fā)展超越標準量子極限的量子精密測量新原理榆蹄、新方法、新系統孤祈，在測量精度上實(shí)現具有應用意義的量子增益。
2.量子信息技術(shù)中的高精度量子操控與探測。
聚焦光子、冷原子、冷分子、囚禁離子以及人造量子比特等量子體系涂身，發(fā)展面向大規模、高復雜度的量子模擬和量子計算以及遠距離、實(shí)用化量子通信等的量子操控與探測關(guān)鍵技術(shù)和新理論新方案摄屯。
3.超越經(jīng)典技術(shù)的量子操控與探測技術(shù)较锡。
發(fā)展超越經(jīng)典技術(shù)探測極限且具有應用價(jià)值的量子精密測量關(guān)鍵技術(shù)和新方案痹栖，推動(dòng)量子操控與探測技術(shù)在基礎物理檢驗、超越標準模型的新物理纽竣、暗物質(zhì)探測、天文觀(guān)測便浮、化學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的應用研究。
（二）重點(diǎn)支持項目伍掀。
圍繞核心科學(xué)問(wèn)題，以總體科學(xué)目標為牽引索射，擬以重點(diǎn)支持項目的方式資助前期研究成果積累較好、在理論和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)上能發(fā)揮推動(dòng)作用什罗、具備交叉應用基礎或前景的申請項目，優(yōu)先支持以下研究方向：
1.光和原子體系非經(jīng)典態(tài)的制備和操控翩崔。
制備高壓縮度的非經(jīng)典態(tài)，包括相位壓縮態(tài)、偏振壓縮態(tài)螟炫、正交分量壓縮態(tài)、數壓縮態(tài)、迪克態(tài)、自旋壓縮態(tài)等抢韭，發(fā)展不同類(lèi)型非經(jīng)典態(tài)在相位、位移、偏振等各種物理量精密測量中的應用误撤，演示超過(guò)10 dB的測量精度量子增益。
2.多參數聯(lián)合量子測量技術(shù)與應用。
揭示量子噪聲對多參數聯(lián)合測量精度的影響以及抵御方法，研制基于多種物理體系的集成化量子增強測量裝置螃淹，有效提高多參數聯(lián)合測量靈敏度，應用于高靈敏度電磁場(chǎng)探測、高精度光頻標等場(chǎng)景凿栅，突破標準量子極限狞灰，實(shí)現超過(guò)5 dB的多參數聯(lián)合測量精度量子增益。
3.多場(chǎng)調控的單自旋態(tài)靈敏探測。
研究利用光場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等調控技術(shù)實(shí)現高空間分辨率量子測量枝很，實(shí)現在10-30 GHz射頻微波范圍內通過(guò)磁場(chǎng)調控的單自旋態(tài)靈敏探測，空間分辨率優(yōu)于2埃，自旋態(tài)間相互作用能量分辨率優(yōu)于0.2 μeV。
4.基于超冷原子的新型光晶格調控技術(shù)史飞。
基于超冷原子的新型光晶格調控技術(shù)徒役。實(shí)現不同類(lèi)型光晶格（比如三角湖饱、六角、籠目光晶格等）以及雙層扭轉光晶格，發(fā)展光晶格體系中周期性調制实蓬、無(wú)序、規范場(chǎng)等多個(gè)維度的調控和小于500納米格點(diǎn)分辨的高分辨原位探測技術(shù)，超冷原子通過(guò)光晶格調控實(shí)現多個(gè)新奇量子物態(tài)（關(guān)聯(lián)絕緣體、非常規超導、量子反常霍爾效應、強關(guān)聯(lián)誘導的拓撲性等）以及原子數大于100的量子糾纏態(tài)。
5.量子糾錯的新方法。
針對現有量子糾錯操控技術(shù)要求高、資源消耗大等問(wèn)題，探索資源效率型量子糾錯碼的構建技術(shù)，及其相應的可容錯邏輯量子控制技術(shù)；發(fā)展糾錯循環(huán)過(guò)程中的錯誤影響表征新技術(shù)，厘清量子糾錯實(shí)驗中的關(guān)鍵錯誤因素架独，并提出相應的錯誤緩解策略；發(fā)展精度與張量網(wǎng)絡(luò )解碼器相當、但速度有大幅提升的高效率解碼算法，支撐量子糾錯的快速精確解碼；基于當前主流量子計算設備操控水平，不依賴(lài)后選擇，提出在200比特內實(shí)現10-5級邏輯錯誤率的具體可行方案，并給出可擴展的性能提升方法，支撐未來(lái)量子糾錯技術(shù)的持續發(fā)展。
6.高精度遠距離量子干涉技術(shù)。
發(fā)展萬(wàn)公里級大空間尺度單光子、雙光子傳輸和干涉技術(shù)，為廣域量子網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現奠定基礎，為探索引力誘導糾纏退相干费颤、引力紅移和時(shí)間膨脹效應影響下的量子干涉測量等引力場(chǎng)中的量子效應檢驗開(kāi)辟新途徑隅漫。發(fā)展基于量子干涉輔助的天文光干涉技術(shù)，光學(xué)干涉基線(xiàn)長(cháng)度突破現有極限，達到千米量級，為獲得高精度宇宙距離階梯、探索解決“哈勃常數危機”、加深對宇宙加速膨脹歷史和暗能量物理的理解等若干重大物理學(xué)和天文學(xué)基礎問(wèn)題檢驗提供新手段。
7.面向新物理探索的量子測量技術(shù)。
針對超越粒子物理標準模型的新物理探測需求，發(fā)展量子精密測量技術(shù)淑呢。實(shí)現原子固有電偶極矩（EDM）的高精度測量（精度達到10-28 e cm量級）；對磁單極子和軸子等新粒子進(jìn)行搜尋，發(fā)展新型探測模式，突破現有探測瓶頸雷猪，超越現有指標（如軸子-自旋相互作用探測界限優(yōu)于10-11 GeV-1，相互作用力程達到1 μm量級棺知，突破超新星天文學(xué)觀(guān)測極限）；對自旋相關(guān)第五力進(jìn)行測量，發(fā)展能量分辨率達到10-24 eVHz-1/2量級的超高精度贗磁信號測量技術(shù)鼓共，實(shí)現國際領(lǐng)先測量指標。
8.量子測量在慣性席吴、引力測量和引力波天文觀(guān)測等方面的應用。
發(fā)展基于原子干涉、原子自旋等的量子精密測量方法和技術(shù)，支持量子引力、時(shí)空特性、極端物質(zhì)狀態(tài)等前沿科學(xué)問(wèn)題研究需求。開(kāi)展10-10 g量級水平重力加速度和慣性精密測量蜜阵，提高地球定向參數和地球引力勢等的自主測量能力；開(kāi)展10-7 os-1Hz-1/2量級靈敏度的慣性角速度測量，驗證原子自旋慣性導航精度潛力飒炎，實(shí)現自旋-引力相互作用檢驗國際領(lǐng)先指標开伏，開(kāi)展量子慣性導航系統及應用研究术唬，提高無(wú)人系統、智能控制等自主定位導航能力。
9.冷分子碰撞與反應動(dòng)力學(xué)的探測。
發(fā)展外場(chǎng)調控下超冷分子碰撞和反應、里德堡超冷分子長(cháng)程相互作用反應囊弥、分子取向操控、高時(shí)間/能量分辨冷分子反應（<10 K）等實(shí)驗技術(shù)以及冷分子碰撞散射動(dòng)力學(xué)理論與計算方法，應用于量子三體問(wèn)題树埠、超冷分子動(dòng)力學(xué)（<100 μK）座硕、分子反應立體調控、基于單分子的量子器件等研究黔牺。
10.量子精密測量在遙感技術(shù)中的應用具藐。
發(fā)展高精度光頻梳、高效低噪聲單光子探測器轧抗、超寬譜光電轉換等技術(shù)，在單光子弱信號的高效和高增益探測廊畔，對大氣的多種成分、層析風(fēng)場(chǎng)和溫度反演，地貌跨介質(zhì)高精度單光子測繪镜雨，亞毫米精度海平面快速測量，高精度非視域單光子成像技術(shù)，高速運動(dòng)星間高精度測距和時(shí)鐘同步，超遠距離星地鏈路的光頻梳多要素遙感等方面，突破經(jīng)典遙感技術(shù)在探測距離军援、精度和靈敏度方面的瓶頸。發(fā)展寬譜雙光梳激光遠程干涉技術(shù)，實(shí)現火焰中多組分和溫度的實(shí)時(shí)遙感測量，助力航空發(fā)動(dòng)機燃燒室研發(fā)。
11.量子精密測量在極弱磁場(chǎng)測量中的應用塞这。
突破現有測量手段的靈敏度和精度瓶頸，面向弱磁計量測試、人體功能信息成像、磁異常探測、資源勘探、地磁場(chǎng)及生命科學(xué)研究等方面的應用，發(fā)展靈敏度達到aTHz-1/2量級的超高靈敏極弱磁場(chǎng)測量裝置、靈敏度達到亞fTHz-1/2 ~ fTHz-1/2量級的微小型近零磁和地磁計量測試原子磁強計及芯片化原子磁強計；面向生物體系微觀(guān)電磁通路特性解析哭尝，發(fā)展溶液條件下實(shí)現單個(gè)蛋白質(zhì)分子分辨的多模態(tài)極弱電流-磁場(chǎng)調控與測量裝置。
四、項目遴選的基本原則
（一）緊密?chē)@核心科學(xué)問(wèn)題，鼓勵原創(chuàng )性药锯、基礎性和交叉性的前沿探索忽刽。
「凇（二）優(yōu)先資助能夠解決高精度量子操控與探測中的基礎科學(xué)難題或在相關(guān)領(lǐng)域具有應用前景的研究項目。
（三）重點(diǎn)支持項目應具有良好的研究基礎和前期積累，對總體科學(xué)目標有直接貢獻與支撐。
五、2024年度資助計劃
擬資助培育項目20-25項，直接費用資助強度約為80萬(wàn)元/項，資助期限為3年，培育項目申請書(shū)中研究期限應填寫(xiě)“2025年1月1日－2027年12月31日”；擬資助重點(diǎn)支持項目6-8項，直接費用資助強度約為300萬(wàn)元/項筹柠，資助期限為4年，重點(diǎn)支持項目申請書(shū)中研究期限應填寫(xiě)“2025年1月1日－2028年12月31日”份氧。
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(jīng)歷；
2. 具有高級專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱(chēng)）。
在站博士后研究人員屿愚、正在攻讀研究生學(xué)位以及無(wú)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)行申請供祥。
（二）限項申請規定亩称。
執行《2024年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關(guān)要求近弟。
（三）申請注意事項店溢。
申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2024年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2024年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。
1. 本重大研究計劃項目實(shí)行無(wú)紙化申請。申請書(shū)提交日期為2024年7月18日－2024年7月25日16時(shí)。
⊥诉搿（1）申請人應當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò )信息系統中重大研究計劃項目的填報說(shuō)明與撰寫(xiě)提綱要求在線(xiàn)填寫(xiě)和提交電子申請書(shū)及附件材料勘汛。
∶枞铩（2）本重大研究計劃旨在緊密?chē)@核心科學(xué)問(wèn)題，對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰略性的方向引導和優(yōu)勢整合，成為一個(gè)項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的核心科學(xué)問(wèn)題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱(chēng)锌筝、科學(xué)目標惊完、研究?jì)热莸欠拧⒓夹g(shù)路線(xiàn)和相應的研究經(jīng)費等。
∮吻荨（3）申請書(shū)中的資助類(lèi)別選擇“重大研究計劃”，亞類(lèi)說(shuō)明選擇“培育項目”或“重點(diǎn)支持項目”懂酸，附注說(shuō)明選擇“高精度量子操控與探測”，受理代碼選擇T01胚高，根據申請的具體研究?jì)热葸x擇不超過(guò)5個(gè)申請代碼。培育項目和重點(diǎn)支持項目的合作研究單位不得超過(guò)2個(gè)担巩。
≌阒怠（4）申請人在申請書(shū)起始部分應明確說(shuō)明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問(wèn)題脯履、實(shí)現本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。
如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目熄云，應當在申請書(shū)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(guān)項目的區別與聯(lián)系。
2. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾髓迎、組織申請以及審核申請材料等工作厦画。在2024年7月25日16時(shí)前通過(guò)信息系統逐項確認提交本單位電子申請書(shū)及附件材料，并于7月26日16時(shí)前在線(xiàn)提交本單位項目申請清單奕删。
3. 其他注意事項。
》灸辍（1）為實(shí)現重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成腺夯，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關(guān)數據和資料管理與共享的規定，項目執行過(guò)程中應關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系腹暖。
（2）為加強項目的學(xué)術(shù)交流缝运，促進(jìn)項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成违惦，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會(huì )磺译，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì )飘坟。獲資助項目負責人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導專(zhuān)家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。
（四）咨詢(xún)方式剃袍。
交叉科學(xué)部交叉科學(xué)一處
聯(lián)系電話(huà)：010-62328382