做為中國科技大學培養的傑出人才，段路明教授被稱為量子信息領域世界頂尖級天才科學家。他主要從事量子光學、量子信息和冷原子物理方面的理論研究，在量子網絡、量子計算機、量子信息領域有廣泛的影響，是量子領域國際領軍者之一。
段路明教授1990年畢業於桐城中學，彼時家境窘迫的段路明學習成績優異，思維敏捷，在全國化學聯賽中榮獲一等獎，被保送到中科大，拜師當時大量子通信與量子計算開放實驗室的主任郭光燦教授。
讀博期間，段路明教授共計發表論文40 篇。因為表現出色，他提前一年畢業，並獲得「中科院院長特別獎」，博士論文在2000年入選「全國百篇優秀博士論文」。畢業之後，他繼續與郭光燦院士合作，提出量子研究的全新研究方向，原理被國際同行稱為「段－郭概率克隆機」，其推導的公式得到一致認可和高度評價，被稱為「段-郭」界限。
2001年1月，段路明與同事合作在《自然》雜誌上發表論文，研究成果再次引起轟動，段路明被歐洲媒體稱為「原子的『上帝』」。同年，中科大破格晉升段路明教授、博士生導師一職。29歲的段路明成為中科大當時最年輕的博導，與潘建偉教授並稱中科大量子信息領域的「絕代雙驕」。
2004年，段路明教授獲得著名的美國斯隆研究獎，由此成為第一位在中國本土培養的獲得該獎項的博士。2007年，段路明在美國獲得終身教職，2009年當選美國物理學會會士，2012年任密西根大學費米講席教授。截至2018年，段路明教授在物理學著名學術期刊共發表論文160餘篇，完成量子信息領域一系列開創性的工作。
段路明教授在美國一帆風順的發展之路，被圖靈獎得主、清華大學姚期智教授的一個越洋電話打斷。2010年，在姚期智教授的邀請下，段路明加盟清華大學量子信息中心的建設，負責組建量子信息的物理實現團隊。
近日，段路明辭去美國密西根大學費米講席教授職位，全職加入清華大學量子信息中心，成為清華大學首位「清華大學基礎科學講席教授」。他將繼續發揮實驗設計方面的優勢，建設世界一流的量子信息研究中心和人才培養基地，為中國在國際前沿科學研究上樹立標杆。
我國在量子信息技術領域處於世界較為領先的地位。段路明教授的全職加盟，勢必大大提升清華大學量子信息中心的實力和水平，成為國家整體建偉的強勁助力，增強我國量子計算的整體研究水平。