合肥微尺度物質科學國家實驗室是中國合肥物質科學技術中心的主體實驗室之一，2003年10月開始籌建，2006年1月經科技部正式批準立項建設，2011年5月23日透過科技部組織的國家實驗室評估驗收，成為首批透過驗收的國家實驗室。實驗室總面積32700平方米，固定資產超過2.5億元。
合肥微尺度物質科學國家實驗室緊密圍繞國家戰略需求和科學前沿，在量子調控、單分子物理與化學、飛秒激光與光子超快光譜學、同步輻射技術與工程、納米科技、生物醫學檢測技術與儀器等方面形成特色和優勢。至2012年5月，實驗室已累計培養博士後、博士生和碩士生近2000人，其中不少畢業生獲得全國百篇優秀博士論文、全國青少年科技創新獎等榮譽。
合肥微尺度物質科學國家實驗室的建立將促進中國學科交叉研究平台的發展，有利於提升中國在國際重大科學技術領域的源頭創新能力和競爭水平。
一、基本情況
合肥微尺度物質科學國家實驗室以中國科學技術大學為主體，由物理、化學與材料科學三個實驗研究部組成。物理研究部涵蓋了量子調控與單分子物理、飛秒激光與光子超快光譜學、同步輻射技術與工程以及醫學物理與技術等研究方向。化學與材料科學研究部包括納米科技、無機化學、有機化學和生物無機化學等研究領域。實驗室總面積32700平方米，固定資產超過2.5億元，擁有國際先進的研究儀器器材。
合肥微尺度物質科學國家實驗室實行主任負責制，現任主任是中科院院士王福生教授。實驗室設立學術委員會，負責把握實驗室總體研究方向和審查課題的立項、結題等重大事宜。學術委員會主任由中國科學院院士朱清時教授擔任。
二、研究方向
合肥微尺度物質科學國家實驗室緊密圍繞國家戰略需求和科學前沿，在量子調控、單分子物理與化學、飛秒激光與光子超快光譜學、同步輻射技術與工程、納米科技、生物醫學檢測技術與儀器等方面形成特色和優勢。主要研究方向包括：
1. 量子調控：研究量子力學基本問題，發展量子通訊和量子計算方法，探索固態系統和生物體系中的新奇量子現象和調控機制，發展基於超冷原子和分子的精密測量和精密控制的新原理和新方法。
2. 單分子物理與化學：利用超高分辨單分子光譜學手段研究單分子反應動力學過程，從單分子水平揭示化學反應動態過程的本質和分子反應機制，為設計新型催化劑和最佳化反應條件提供理論指導。
3. 飛秒激光與光子超快光譜學：利用超快激光光譜學手段研究物質與光相互作用的超快過程和微觀機制，探索新的光源技術和光電器件功能，為資訊科技的發展提供新原理和新方法。
4. 同步輻射技術與工程：研究同步輻射源產生的新現象和新套用，發展新一代同步輻射光源關鍵技術，推動中國高能物理、生命科學、環境科學、材料科學等領域的創新研究和發展。
5. 納米科技：研究納米材料的合成、結構和性質以及它們之間的相互關系，探索納米材料在能源、環境、生物等領域的套用前景，為發展高效低成本納米材料制備技術提供理論指導和技術支撐。
6. 生物醫學檢測技術與儀器：針對重大疾病預警、診斷和治療的需求，發展新型生物醫學檢測技術和儀器器材，提高疾病的早期發現和治療水平，促進生命健康事業的發展。
三、研究進展
合肥微尺度物質科學國家實驗室在量子調控、單分子物理與化學、飛秒激光與光子超快光譜學、同步輻射技術與工程、納米科技、生物醫學檢測技術與儀器等方面取得了一系列重要進展。
1. 量子調控方面：首次實作基於固態系統的不可破解的量子金鑰分發系統；實作最高保真度固態量子邏輯門；實作最高精確度的單光子頻率測量；實作最遠距離的量子隱形傳態；實作單個光學模式下的量子儲存；實驗實作拓撲量子計算優越性；提出並實驗實作固態系統中迄今為止最強的量子受控非門；提出並實驗實作單光子源去相干的最強障礙；實驗驗證纏結光子對的貝爾不等式超越；實驗產生多達十一個量子位元纏結態；在超導量子計算中實作迄今為止最強容錯量子門；首次實作無誤差量子計算優越性等。
2. 單分子物理與化學方面：在單分子尺度上揭示了化學反應動態過程的本質和分子反應機制；實作了單分子尺度上的高精度測量和控制；在單分子尺度上實作了新型催化劑和最佳化反應條件的設計等。
3. 飛秒激光與光子超快光譜學方面：利用超快激光光譜學進行研究，取得了階段性成果。
