上海交通大学“人工结构与量子调控”教育部重点实验室建设项目于2009年2月获批启动，2012年6月顺利通过教育部的验收，正式成为教育部重点实验室。在2015年度、2020年度两次数理、地学领域教育部重点实验室五年工作评估中均被评为优秀类实验室。

实验室获批建设以来，从国家高新技术需求和学科前沿的有机结合点出发，针对人工电子/光子结构体系及其相应的量子调控中的重大基础科学问题，选取已在人工结构及量子调控领域有雄厚工作基础和条件、可望在国际科技竞争中占有一席之地的有限目标作为突破口，形成了五个特色鲜明的研究方向：（1）人工材料物性的计算研究与结构设计，（2）半导体量子结构与量子过程调控，（3）高温超导材料生长调控与机理，（4）表面和界面量子现象与调控，（5）小量子系统凝聚态理论。成立以来实验室围绕人工电子/光子结构，以人工结构设计、构造与组装、特异性能表征及应用、量子过程调控、原型器件与理论分析这一系统研究工作为主线，不仅在拓扑绝缘体量子现象、半导体量子器件、高温超导材料物理和小量子系统凝聚态基础理论等方面取得一批国际学术界领先的基础研究成果，而且成功开拓相关第二代高温超导带材和高效硅基太阳电池技术的产业化应用，已经成为国内外有显著特色的人工结构及量子调控领域创新研究基地。

实验室依托于上海交通大学物理与天文学院凝聚态物理国家重点学科，已形成一支相对稳定、学术水平高、具有创新意识和团队精神的学术队伍。近年来，实验室从学科建设和队伍建设实际出发，按重点领域和优先次序，持续对学科和人员结构进行优化。实验室整体人才队伍不断壮大，学科布局和人员梯队更加合理。至2021年12月，实验室在职人员有固定人员50人（包括行政人员6人），其中正教授20人，40岁以下研究骨干12人。此外，还有兼职教授、访问学者及博士后等流动人员24人。

固定人员中包括中国科学院院士两人（雷啸霖、贾金锋）、国家“千人计划”入选者一人（顾威）和一批优秀学术带头人。学术带头人中四人获国家杰出青年科学基金（沈文忠、贾金锋、郑杭、王孝群），四人为教育部“长江学者奖励计划”特聘/讲座教授（沈文忠、贾金锋、姚忻、钱冬），四人为“百千万人才工程”国家级人选（郑杭、沈文忠、贾金锋，王孝群），两人入选国家“万人计划”科技创新领军人才（贾金锋、钱冬），一人曾入选“教育部跨世纪优秀人才计划”（朱卡的），一人入选中组部“拔尖人才计划”、科技部中青年科技创新领军人才（钱冬）；此外，还有一人入选上海市“领军人才计划”（贾金锋）。

在中青年学术骨干中，有十一人入选国家“青年千人计划”（罗卫东、李耀义、马杰、郑浩、张文涛、史志文、蔡子、王世勇、陈鹏、李昕昕、姜生伟），四人入选上海市“千人计划”（李贻杰、郑浩、史志文、陈鹏），一人入选教育部“青年长江学者”（刘灿华）、四人入选“教育部新世纪优秀人才”计划（董兵、刘世勇、钱冬、刘灿华）， 四人入选上海市“曙光学者”（钱冬、刘灿华、郑浩、史志文），二人入选上海市“东方学者”(钱冬、史志文)，三人入选上海市“浦江人才”计划（董兵、刘灿华、管丹丹），二人入选上海市“启明星”计划（钱冬、蔡子）。

贾金锋教授带领的“新型量子材料物理和器件”研究团队入选2015年度国家自然科学基金委创新研究群体和2016年科技部创新人才推进计划重点领域创新团队。沈文忠教授带领的“半导体量子结构与量子过程调控”群体为教育部“长江学者与创新团队发展计划”2005年创新团队（2013年获滚动支持）。王孝群教授领衔的“计算物理方法的发展及其在新奇量子效应研究中的应用”群体入选2007年度教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队。实验室部分学术带头人参与的“人工微结构科学与技术协同创新中心”入选教育部“2011计划”（南京大学为牵头单位）。表面和界面量子现象与调控团队于2019年度加入建设沈阳材料科学国家研究中心量子材料联合研究分部。