1987年至1995年，就讀于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系，先后獲學(xué)士、碩士學(xué)位。
1995年至1996年，任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)助教。
1996年至1999年，赴奧地利留學(xué)，獲維也納大學(xué)博士學(xué)位。
1999年至2001年，歷任奧地利維也納大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理所博士后研究員、高級研究員。
2001年至今，任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系教授。
2002年至2007年，任教育部“長江學(xué)者獎勵計(jì)劃”特聘教授。
2003年至2008年，兼任德國海德堡大學(xué)瑪麗·居里講席教授。
2005年至今，任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室量子物理與量子信息研究部主任。
2008年至今，任德國海德堡大學(xué)物理所榮譽(yù)教授。
2012年至今，歷任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長助理、副校長、常務(wù)副校長。
2017年，任中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院院長。
2017年7月，當(dāng)選為九三學(xué)社安徽省第十一屆委員會主任委員。
2017年12月，當(dāng)選為九三學(xué)社第十四屆中央委員會副主席。
2018年4月，任西湖大學(xué)創(chuàng)校校董會成員。
2021年1月，任歐美同學(xué)會（中國留學(xué)人員聯(lián)誼會）第八屆理事會副會長。
2017年12月21日，入選“2017年度中國留學(xué)人員50人榜單”。
2017年9月9日，第二屆“未來科學(xué)大獎”“物質(zhì)科學(xué)獎”。
2017年12月19日，入選《自然》2017十大科學(xué)人物、獲稱“量子之父”。
2018年4月，獲《時代周刊》2018年全球最具影響力人物榮譽(yù)。
2018年11月，入選100名改革開放杰出貢獻(xiàn)對象。
2018年12月18日，獲改革先鋒稱號，頒授改革先鋒獎?wù)?，并獲評量子信息研究的創(chuàng)新者。
2018年12月22日，入選“中國改革開放海歸40年40人”榜單。
2019年4月26日，榮獲2019年度“墨子量子獎”。
2020年4月，獲2020年蔡司研究獎。
2005年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室量子物理與量子信息研究部主任。
2010年，任中國科學(xué)院“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)首席科學(xué)家。
2010年12月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國際合作交流推進(jìn)委員會主任。
2011年，任中國科學(xué)院量子技術(shù)與應(yīng)用研究中心主任。
2011年-2016年，《物理學(xué)報(bào)》編審委員會編輯委員。
2012年，九三學(xué)社第十三屆中央委員會常委。
2012年06月-2013年12月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長助理。
2012年07月，教育部量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心主任。
2013年12月-2015年06月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長。
2014年，第五屆中國青年科技工作者協(xié)會會長。
2014年01月，中國科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主任。
2015年07月，第十二屆中華全國青年聯(lián)合會副主席。
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