前瞻量子科技中心以清華物理為基礎，跨系、跨院與跨校整合國內量子技術與量子物質方面的專家與技術，並結合國際的專家，共同發展即將來臨之二次量子革命量子的核心相關技術。利用物理系以氣體原子及光子為系統的量子技術優勢，再結合物理系在前瞻固態材料系統的傑出研究成果與經驗，開創能夠實現量子技術且應用性高的固態量子材料。發展方向以可能實現量子電腦及量子通訊的冷原子/光子系統與量子材料為平台，發展相關量子技術。在冷原子/光子系統方面，進行光子的量子記憶體、量子中繼器等前瞻性研究，這些都是量子科技領域中受到高度重視的課題，目標為發展量子通訊及量子模擬等關鍵量子技術。在量子物質方面，發展具量子特性並有潛力成為量子位元的量子材料，包括自旋電子學/能谷電子學材料、半導體、量子拓樸材料與超導材料，改進材料的成長、半導體/超導界面品質以進一步進行發展相關的技術與應用，包括發展拓樸激發元件、量子點為基礎的量子模擬、量子感應與超控，在實現量子位元方面，以超導電荷位元(使用transmon)及超導中的馬約拉納束縛態實現量子位元為目標，並進一步進行多量子位元的超控。