在納米尺度的低維系統(tǒng)中往往顯現(xiàn)著各種奇妙的量子力學(xué)現(xiàn)象和效應(yīng),。實(shí)驗(yàn)室以低維量子體系為研究對(duì)象,，瞄準(zhǔn)國(guó)際最新科學(xué)前沿和關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)。窺視真理并非易事,，在持之以恒的奮斗后,，實(shí)驗(yàn)室不僅取得了一系列豐碩的科研成果,，而且培養(yǎng)出了一大批優(yōu)秀的物理學(xué)人才，知交同道,，砥礪前行,。
2011年,，清華大學(xué)低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲科技部正式批準(zhǔn)進(jìn)入建設(shè)期，在2013年順利通過(guò)科技部驗(yàn)收,，并在2015年被評(píng)為“優(yōu)秀類實(shí)驗(yàn)室”,。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有65名研究人員，其中包括8位中國(guó)科學(xué)院院士,，以及一批杰出的中青年研究人才,。各研究團(tuán)隊(duì)都正在低維量子物理的前沿領(lǐng)域開(kāi)展研究——
薛其坤院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)了量子反常霍爾效應(yīng),，這是我國(guó)科學(xué)家從實(shí)驗(yàn)上獨(dú)立觀測(cè)到的一個(gè)重要物理現(xiàn)象,，也是世界基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。該成果的獲得是我國(guó)科學(xué)家長(zhǎng)期積累,、協(xié)同創(chuàng)新,、集體攻關(guān)的一個(gè)典范，獲得了2018年度國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng),，為清華理科復(fù)建后第一個(gè)由基礎(chǔ)學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)牽頭完成的國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目,。
尤力教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)利用量子光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)了多粒子的量子糾纏，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)一萬(wàn)個(gè)粒子組成的多體糾纏態(tài),，是當(dāng)時(shí)國(guó)際上能確定性制備的可甄別的最大糾纏態(tài),。該研究工作入選2017年“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。
段文暉院士研究組在量子材料的理論計(jì)算和設(shè)計(jì)方面作出了一系列突出的成果,，也為我國(guó)高新科技的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
范守善院士領(lǐng)導(dǎo)的納米中心在碳納米管的研究方向覆蓋了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全鏈條，擁有世界領(lǐng)先的研究水平,。他們?cè)趪?guó)際上首次合成出超順排碳納米管陣列,，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，將碳納米管觸摸屏和碳納米管振膜耳機(jī)產(chǎn)品推向市場(chǎng),。
由曹必松教授,、魏斌副教授組成的研究團(tuán)隊(duì)完成的“微波通信用高溫超導(dǎo)接收前端”項(xiàng)目獲了得2009年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；“高溫超導(dǎo)濾波器技術(shù)和應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),。高溫超導(dǎo)這一高新技術(shù)已經(jīng)為解決我國(guó)無(wú)線電領(lǐng)域的技術(shù)難題,、為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們的日常生活作出了實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。
近年來(lái),，實(shí)驗(yàn)室成員在自旋電子材料與器件,、氧化物薄膜、量子信息,、高溫超導(dǎo)材料制備及物性研究等方面都取得了一系列重要的原創(chuàng)性成果,。
這些研究成果的取得當(dāng)然離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)室搭建的精密儀器設(shè)備。譬如在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)室中，研究團(tuán)隊(duì)利用掃描隧道顯微鏡開(kāi)展高溫超導(dǎo)體和拓?fù)浣^緣體方向的研究,，利用分子束外延技術(shù)制備高質(zhì)量可控的拓?fù)浣^緣體薄膜和高溫超導(dǎo)薄膜,。又譬如超冷原子實(shí)驗(yàn)室中的冷原子裝置。不要小看了這些錯(cuò)綜復(fù)雜,、五彩斑斕的線路和金屬儀器,。冷原子實(shí)驗(yàn)利用激光和電磁場(chǎng)來(lái)冷卻和囚禁原子，使它們懸浮于真空當(dāng)中,，并操控原子的量子狀態(tài)以及原子之間的相互作用,。冷原子裝置有許多用途，研究團(tuán)隊(duì)致力于利用冷原子實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典干涉儀測(cè)量精度的研究,、聚焦于少體和多體量子系統(tǒng)的研究與模擬,、以及磁場(chǎng)的量子精密測(cè)量技術(shù)研究等，對(duì)基本物理定律檢驗(yàn),、潛艇探測(cè),、腦磁檢測(cè)和礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域的應(yīng)用都有巨大幫助。
除此之外,，納米薄膜實(shí)驗(yàn)室與脈沖激光沉積實(shí)驗(yàn)室也搭建一系列精密儀器,，如：超高真空磁控濺射系統(tǒng)、氬離子刻蝕機(jī),、脈沖激光沉積系統(tǒng)等,，在材料精確可控制備、物性測(cè)量,、機(jī)理研究等方面都發(fā)揮了巨大的作用。
“我們主要研究的目的是希望在這些低維材料中,，發(fā)現(xiàn)新奇的量子效應(yīng),，理解背后的微觀機(jī)理，發(fā)展新的理論和實(shí)驗(yàn)工具,，并最后能夠做出實(shí)用性的器件以及精密的量子測(cè)量方法,。”在談到實(shí)驗(yàn)室研究的目標(biāo)時(shí),，低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王亞愚教授是這樣說(shuō)的,。
低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室理論與實(shí)驗(yàn)并重，同時(shí)也通過(guò)各種應(yīng)用成果讓高等物理與國(guó)家,、社會(huì),，與每一個(gè)人的生活緊密相連，也就是王亞愚教授所說(shuō)的,，研究在最后將落腳于“實(shí)用性的器件以及精密的量子測(cè)量方法”,。
物理學(xué)研究是理論和現(xiàn)象的統(tǒng)一。理論指導(dǎo)著實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展,，現(xiàn)象佐證理論,，同時(shí)推動(dòng)著新理論的產(chǎn)生,。
