合肥微尺度物质科学国家实验室是中国合肥物质科学技术中心的主体实验室之一，2003年10月开始筹建，2006年1月经科技部正式批准立项建设，2011年5月23日通过科技部组织的国家实验室评估验收，成为首批通过验收的国家实验室。实验室总面积32700平方米，固定资产超过2.5亿元。
合肥微尺度物质科学国家实验室紧密围绕国家战略需求和科学前沿，在量子调控、单分子物理与化学、飞秒激光与光子超快光谱学、同步辐射技术与工程、纳米科技、生物医学检测技术与仪器等方面形成特色和优势。至2012年5月，实验室已累计培养博士后、博士生和硕士生近2000人，其中不少毕业生获得全国百篇优秀博士论文、全国青少年科技创新奖等荣誉。
合肥微尺度物质科学国家实验室的建立将促进中国学科交叉研究平台的发展，有利于提升中国在国际重大科学技术领域的源头创新能力和竞争水平。
一、基本情况
合肥微尺度物质科学国家实验室以中国科学技术大学为主体，由物理、化学与材料科学三个实验研究部组成。物理研究部涵盖了量子调控与单分子物理、飞秒激光与光子超快光谱学、同步辐射技术与工程以及医学物理与技术等研究方向。化学与材料科学研究部包括纳米科技、无机化学、有机化学和生物无机化学等研究领域。实验室总面积32700平方米，固定资产超过2.5亿元，拥有国际先进的研究仪器设备。
合肥微尺度物质科学国家实验室实行主任负责制，现任主任是中科院院士王福生教授。实验室设立学术委员会，负责把握实验室总体研究方向和审查课题的立项、结题等重大事宜。学术委员会主任由中国科学院院士朱清时教授担任。
二、研究方向
合肥微尺度物质科学国家实验室紧密围绕国家战略需求和科学前沿，在量子调控、单分子物理与化学、飞秒激光与光子超快光谱学、同步辐射技术与工程、纳米科技、生物医学检测技术与仪器等方面形成特色和优势。主要研究方向包括：
1. 量子调控：研究量子力学基本问题，发展量子通信和量子计算方法，探索固态系统和生物体系中的新奇量子现象和调控机制，发展基于超冷原子和分子的精密测量和精密控制的新原理和新方法。
2. 单分子物理与化学：利用超高分辨单分子光谱学手段研究单分子反应动力学过程，从单分子水平揭示化学反应动态过程的本质和分子反应机制，为设计新型催化剂和优化反应条件提供理论指导。
3. 飞秒激光与光子超快光谱学：利用超快激光光谱学手段研究物质与光相互作用的超快过程和微观机制，探索新的光源技术和光电器件功能，为信息科技的发展提供新原理和新方法。
4. 同步辐射技术与工程：研究同步辐射源产生的新现象和新应用，发展新一代同步辐射光源关键技术，推动中国高能物理、生命科学、环境科学、材料科学等领域的创新研究和发展。
5. 纳米科技：研究纳米材料的合成、结构和性质以及它们之间的相互关系，探索纳米材料在能源、环境、生物等领域的应用前景，为发展高效低成本纳米材料制备技术提供理论指导和技术支撑。
6. 生物医学检测技术与仪器：针对重大疾病预警、诊断和治疗的需求，发展新型生物医学检测技术和仪器设备，提高疾病的早期发现和治疗水平，促进生命健康事业的发展。
三、研究进展
合肥微尺度物质科学国家实验室在量子调控、单分子物理与化学、飞秒激光与光子超快光谱学、同步辐射技术与工程、纳米科技、生物医学检测技术与仪器等方面取得了一系列重要进展。
1. 量子调控方面：首次实现基于固态系统的不可破解的量子密钥分发系统；实现最高保真度固态量子逻辑门；实现最高精确度的单光子频率测量；实现最远距离的量子隐形传态；实现单个光学模式下的量子存储；实验实现拓扑量子计算优越性；提出并实验实现固态系统中迄今为止最强的量子受控非门；提出并实验实现单光子源退相干的最强障碍；实验验证纠缠光子对的贝尔不等式超越；实验产生多达十一个量子比特纠缠态；在超导量子计算中实现迄今为止最强容错量子门；首次实现无误差量子计算优越性等。
2. 单分子物理与化学方面：在单分子尺度上揭示了化学反应动态过程的本质和分子反应机制；实现了单分子尺度上的高精度测量和控制；在单分子尺度上实现了新型催化剂和优化反应条件的设计等。
3. 飞秒激光与光子超快光谱学方面：利用超快激光光谱学进行研究，取得了阶段性成果。
