研究极端条件下的量子输运性质及微结构对量子输运的调控。研究超短时间尺度下的量子输运，开发相应的精密测量技术。研究具有强自旋-轨道耦合效应的反常量子输运，探索调控输运性质的新手段。研究远离平衡态的量子输运特性。
3.异质界面诱导的新奇量子现象及调控
研究异质界面导致的新奇量子态和量子现象，建立描述新奇界面量子态的理论模型。发展精确控制的生长技术，制备高品质的异质界面，如氧化物/氧化物、氧化物/金属等。发展精确表征界面量子态和量子序的实验技术，研究极端条件下异质界面上的新奇量子态、量子输运、光电量子过程等，探索量子态的界面调控新方法。
4.功能关联电子材料及其拓扑量子性质的调控
应用先进谱学研究手段如核磁共振、中子散射等，并结合极端实验条件，研究空间反演对称性破缺的关联电子系统，如重费米子系统和多铁性电子材料等的量子现象及拓扑量子性质。制备由这些材料构成的薄膜和人工微结构，探索基于新效应的量子器件。
5.光场与微结构的耦合效应及调控
研究不同时空尺度的光场与各种微结构的线性和非线性作用，与电子态的耦合及导致的量子效应。制备具有新颖动量、角动量的可控光场，研究与微结构的耦合及其对量子态的调控，探索在量子信息、超分辨成像等方面的应用。
6.复合量子功能材料的设计、制备和新奇量子效应（基地）
设计和制备高品质的复合量子功能材料，研究其新奇量子效应。研究不同维度和尺寸下的量子态特性，以及外场（电、磁、光、声）和结构之间的耦合效应及导致的新奇量子现象。研究物性及结构高灵敏、高分辨检测的新原理和新方法。探索基于新概念的量子功能器件。
7.全固态量子信息处理关键器件的物理原理及技术实现（基地）
研究基于半导体量子点和光学超晶格等的单光子源和纠缠光子源，研制单光子探测器件。制备高品质固态光学微腔及其阵列、微腔量子电动力学系统以及线性光子处理单元，实现对单光子态和量子纠缠态的存储和调控。研究固态光集成系统中量子态的演化，探索在光子芯片上实现量子信息操作的新方案。
8.新型亚波长人工微结构中的量子调控（基地）
研究新型亚波长人工微结构中光子和元激发，如等离子激元、极化激元、声子等，调控其线性和非线性物理过程。研究带隙调控、突破衍射极限的成像等， 探索基于新型亚波长人工微结构的新器件。
蛋白质研究国家重大科学研究计划
2011年度重要支持方向
1.天然免疫应答过程中重要蛋白质结构与功能
鉴定新的天然免疫信号转导的蛋白并阐明其结构与功能基础、阐述相关的信号转导机制；深入研究然免疫与外来抗原适应性免疫相互作用的蛋白质分子机制；发现宿主天然免疫应答的新型蛋白质及其作用机制。
