NSF向加州大学圣地亚哥分校拨款1800万美元，推动量子材料研发
美国国家科学基金会（NSF）近日宣布，向加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）授予一项为期六年、总额1800万美元的拨款（编号：NSF Award #2614051），用于建立一个新的材料研究科学与工程中心（MRSEC）。该中心将专注于先进量子材料的开发，是NSF总额达1.08亿美元的国家材料计划的一部分。这一计划同时资助了普林斯顿大学、哈佛大学、哥伦比亚大学、麻省理工学院和内布拉斯加大学林肯分校等六所高校的MRSEC中心，共同推进量子超材料、软物质和微电子学等领域的前沿研究。
从生物材料转向量子技术硬件
对于UC San Diego而言，2026至2032年的这项拨款是对该校2020年首次获得MRSEC资助的竞争性续期。此次续期将中心的核心使命从生物材料与聚合物化学转向基础量子技术硬件。该中心由雅各布斯工程学院和物理科学学院联合领导，并与加州大学尔湾分校、加州大学洛杉矶分校和加州大学圣塔芭芭拉分校等区域合作伙伴协同开展研究。中心围绕两个主要方向组织实验和计算研究工作。
方向一：量子超材料用于全光处理
该方向由电气与计算机工程教授Zhaowei Liu和物理学教授Richard Averitt共同领导。研究团队聚焦于纳米尺度的工程结构，这些结构超越了经典设计规则，利用量子力学效应实现新功能。通过自下而上的化学自组装技术，团队能够制造纳米级光学阱和等离激元结构，将超快红外光脉冲转换为可见光，转换效率比传统金属结构高出1000倍以上。这些超紧凑、快速切换的结构旨在应用于全光量子信号处理、纳米光子学以及低延迟AI计算基础设施。
方向二：化学定制的二维超晶格材料
该方向由化学教授Joshua Figueroa和物理学教授Monica Allen共同领导。研究团队专注于控制原子级厚度二维材料中的电子量子态。通过合成有机金属构建单元来构建结构化的多层超晶格，团队能够将电子运动限制在特定的量子有序路径中。利用低温微波成像技术，团队研究拓扑绝缘体、二维超导体和层状半导体中的电子相，以开发低功耗量子电子学和可靠的量子比特互连。
高性能建模与劳动力培养基础设施
为了克服广阔化学搜索空间中的合成瓶颈，中心整合了数据驱动的预测建模能力，通过由纳米工程教授Tod Pascal领导的介观材料设计计算设施来实现。该设施与圣地亚哥超级计算机中心（SDSC）合作，利用基于第一性原理量子模拟的机器学习算法，筛选候选的超晶格和超材料架构，加速实验合成循环。
此外，中心还负责管理材料表征设施（MCF），用于商业测试，并运营“材料科学与工程研究沉浸式体验”（RIMSE）项目——一项由NSF资助的劳动力培养计划，旨在为转学生、研究生研究人员和工业合作伙伴提供先进量子实验室仪器和计算方法的培训。
这项拨款将有力推动量子材料领域的发展，为未来的量子计算和电子技术奠定基础。有关各方向的技术细节和原始公告，可参考NSF和UC San Diego官方发布的信息。