Кафедра квантовой электроники

О кафедре

Миссия кафедры – подготовка исследователей высокого класса в области современных лазерных технологий 

Направление подготовки: 510412 физика оптических явлений.

Базовый институт: Институт лазерной физики СО РАН.

 Кафедра квантовой электроники ФФ НГУ основана в 1999 году академиком РАН Сергеем Николаевичем Багаевым и базируется в Институте лазерной физики СО РАН. Сегодня лазерное излучение используется для широкого спектра технических задач – передачи и оптической обработки информации, лазерной обработки материалов, метрологии, фотохимии, спектроскопии и лазерной диагностике. Отдельно следует выделить применение лазеров в медицине, включая лазерную хирургию, офтальмологию. Основными направлениями исследований являются

  • Нелинейная лазерная спектроскопия высокого разрешения.
  • Оптические стандарты частоты и времени.
  • Лазерное охлаждение и захват атомов и ионов.
  • Оптоэлектроника многослойных сред.
  • Квантовая оптика.
  • Физика квантовой информации.

На базе кафедры реализуется магистерская программа «Квантовые информационные технологии» и разрабатывается англоязычная магистерская программа “Quantum Information Technologies and Nanoscience”. Крупные регулярные события по направлению деятельности кафедры – международный симпозиум “Modern Problems of Laser Physics” и конференция «Физика ультрахолодных атомов».

Бакалавры, магистры и аспиранты кафедры квантовой электроники выполняют научно-исследовательские работы по следующим тематикам:

  1. Лазерная спектроскопия высокого разрешения.
  2. Оптические стандарты частоты и прецизионные физические эксперименты.
  3. Квантовые информационные технологии
  4. Лазерное охлаждение и захват нейтральных атомов для оптических стандартов частоты нового поколения.
  5. Генерация ультракоротких лазерных импульсов.
  6. Твердотельные и полупроводниковые лазеры.
  7. Новые материалы квантовой электроники.
  8. Оптоэлектроника многослойных сред, включая фотонные кристаллы.
  9. Лазеры в медицине и биологии.
  10. Лазерно-плазменные нанотехнологии.

Особенности обучения на кафедре

- Высокий уровень научных публикаций преподавателей, аспирантов и студентов

- Кропотливая работа с уникальными экспериментальными установками

- Активное международное сотрудничество с ведущими исследовательскими центрами по всему миру

- Интернациональный характер подготовки – есть иностранные студенты и аспиранты

- Регулярное представление результатов работы на школах и конференциях, в том числе международных.

 Уникальные экспериментальные установки – база для практики студентов

 Лазерная система для стандартов частоты на основе ультрахолодных атомов магния ИЛФ СО РАН
 Оптический стандарт частоты на основе одиночных ионов иттербия ИЛФ СО РАН
Прототип квантового процессора на основе ультрахолодных атомов рубидия ИЛФ СО РАН
Ключевые научные публикации сотрудников кафедры

Преподаватели

Название

Журнал

DOI

2021

Юдин В.И., Тайченачев А.В., Прудников О.Н., Багаев С.Н.

Combined atomic clock with blackbody-radiation-shift-induced instability below 10(-19) under natural environment conditions

New Journal of Physics

10.1088/1367-2630/abe160

Юдин В.И., Тайченачев А.В.

Protocol for Light-Shift Compensation in a Continuous-Wave Microcell Atomic Clock

Phys. Rev. Applied

10.1103/PhysRevApplied.14.034015

Прудников О.Н.

Guided-mode waves structure of electric and magnetic dipole resonances in a metamaterial slab

Optics Express

10.1364/OE.437899

Царев А.В.

Effect of Dispersion-Enhanced Sensitivity in a Two-Mode Optical Waveguide with an Asymmetric Diffraction Grating

Sensors

10.3390/s21165492

2020

Юдин В.И., Тайченачев А.В.

General Methods for Suppressing the Light Shift in Atomic Clocks Using Power Modulation

Phys. Rev.A

10.1103/PhysRevApplied.14.024001

Юдин В.И., Тайченачев А.В.

Generalized Ramsey methods in the spectroscopy of coherent-population-trapping resonances

Phys. Rev.A

10.1103/PhysRevA.102.013511

Юдин В.И., Тайченачев А.В.

Dynamic Continuous-Wave Spectroscopy of Coherent Population Trapping at Phase-Jump Modulation

Phys. Rev. Applied

10.1103/PhysRevApplied.13.034060

Бетеров И.И.

Symmetric Rydberg controlled-Z gates with adiabatic pulses

Phys. Rev.A

10.1103/PhysRevA.101.062309

Царев А.В.

Numerical Simulation of Optical Sensing by the Far Field Pattern Radiated by Periodic Grating Strips Over Silica Buffer on the Silicon Wire Waveguide

Sensors

10.3390/s20185306

Основные международные научные партнеры

Руководство кафедры

Заведующий кафедрой (1999-2024)

Заведующий кафедрой (1999-2024)

академик РАН, профессор

Телефон: (383) 333-24-89, fax: (383) 333-20-67

Заместитель заведующего кафедрой

Заместитель заведующего кафедрой

к.ф-м.н.

Телефон: (383) 333-24-08

Секретарь кафедры

Секретарь кафедры

Телефон: (383) 333-24-08

Спецкурсы и преподаватели


Название курса Цель курса

Аспирантура 03.06.01 Физика и астрономия. Оптика

Оптические стандарты частоты 

(д.ф.-м.н. Валерий Иванович Юдин) – 3 семестр

Дисциплина предназначена для аспирантов, область будущей научной деятельности которых включает метрологию и инженерную деятельность с использованием лазерного излучения, исследование взаимодействия оптического излучения с веществом, научные и технологические разработки в области лазерных систем и квантовой метрологии

Дополнительные главы квантовой оптики
(д.ф.-м.н., профессор Леонид Вениаминович Ильичев) – 3 семестр
Применение квантово-оптических методов в системах анализа вещества, передачи и обработки информации, в технологических и измерительных оптических системах, формирование представления о связи квантовой оптики с лазерной физикой, проблемах приложения квантово-оптических методов исследования в науке и технике
Современные проблемы лазерной физики и фотоники
(к.ф.-м.н. Виктор Валерьевич Петров) 3,4,5,6 семестры
Цель регулярного научного семинара – дать аспирантам базовые представления по широкому спектру проблем современной лазерной физики и фотоники. Для докладов на семинарах привлекаются ведущие ученые академических институтов и университетов, приглашенные отечественные и зарубежные профессора. Обучающиеся представляют реферативные научные доклады      
Магистратура – квантовая электроника
Механическое действие лазерного излучения на атомы
(чл.-к. РАН Алексей Владимирович Тайченачев) – 1 семестр
Овладение базовыми понятиями, моделями и методами физики лазерно-охлажденных атомов, понимание основных типов сил, действующих на атомы в поле резонансного лазерного излучения, а также основных механизмов лазерного охлаждения атомов до сверхнизких температур

Атомная и молекулярная спектроскопия
(д.ф.-м.н. Алексей Иннокентьевич Чичинин) – 1 семестр
Создание целостной картины строения атомов и молекул, их поведения при взаимодействии с различными видами излучений, обучение слушателей теоретическим основам атомной и молекулярной спектроскопии, получение ими практических навыков использования полученных знаний,  умение интерпретировать типичные УФ- и ИК-спектры

Современная квантовая лазерная метрология
(д.ф.-м.н. Валерий Иванович Юдин) – 2 семестр
Овладение физическими принципами работы современных стандартов частоты и времени, методами расчета спектроскопических сигналов, расчета основных систематических погрешностей при измерении частоты, новых спектроскопических методов, применяемых в современных атомных часах

Лазерная спектроскопия
(к.ф.-м.н. Бетеров Илья Игоревич) – 2 семестр
Овладение базовыми понятиями и основными теоретическими и экспериментальными методами современной лазерной спектроскопии
Оптоэлектроника
(д.ф.-м.н. профессор Петр Емельянович Твердохлеб) – 2 семестр
Овладение физическими основами распространения и преобразования световых волн в многослойных диэлектрических средах планарного типа, методами расчета амплитудных и энергетических коэффициентов отражения и пропускания многослойных структур, методами формирования, расчета и взаимодействия волновых мод, изучение свойств запрещенных зон в периодических слоистых структурах
Магистратура – квантовые информационные технологии
Введение в физическое квантовое программирование
(к.ф.-м.н. Бетеров Илья Игоревич) – 1 семестр
Овладение базовыми понятиями современной квантовой информатики, освоение основных квантовых алгоритмов, получение основных представлений о физических системах, используемых в качестве платформы для квантовых вычислений
Квантовые стандарты частоты и квантовые сенсоры на основе ультрахолодных атомов
 (д.ф.-м.н. Олег Николаевич Прудников) – 1 семестр
Овладение базовыми принципами и физическими механизмами контролируемого приготовления и опроса квантовых состояний ультрахолодных атомов, использования их для построения атомно-оптических интерферометров и высокочувствительных квантовых сенсоров на их основе
Системы квантовой криптографии
 (к.ф.-м.н. Денис Борисович Третьяков) – 1 семестр
Овладение базовыми понятиями современной квантовой криптографии, изучение экспериментальных систем для квантово-защищенной передачи данных
Кремниевая фотоника (д.ф.-м.н Андрей Владимирович Царев) – 1 семестр Овладение базовыми понятиями и основными теоретическими и экспериментальными методами современной кремниевой фотоники, изучение интегральных оптических схем, планарных волноводов
Квантовая электродинамика сверхпроводниковых джозефсоновских кубитов
(д.ф.-м.н. профессор Яков Симхонович Гринберг)- 3 семестр
Овладение базовыми понятиями и основными теоретическими и экспериментальными методами квантовой кубитов, использующих переходы Джозефсона в сверхпроводниках
Полупроводниковая элементная база квантовой информатики
(к.ф.-м.н. Айгуль Фанизовна Зиновьева)- 3 семестр
Освоение базовых принципов реализации квантовых вычислений с использованием полупроводниковой элементной базы, включая квантовые точки, изучение методов управления квантовым состоянием твердотельных систем
Квантовое машинное обучение
(к.ф.-м.н. Евгений Николаевич Павловский) – 3 семестр
Данный курс является вводным с одной стороны в машинное обучение, с другой – погружает в область квантовых вычислений с целью изучения алгоритмов квантового машинного обучения

 Бакалавриат
Теоретические основы квантовой электроники
(д.ф.-м.н. Олег Николаевич Прудников) – 5,6 семестр
Дать студентам углубленные знания тех разделов электродинамики и квантовой механики, которые являются базовыми в квантовой электронике: научить основным методам, применяемым в задачах квантовой электроники, подготовить к освоению специальных дисциплин в области квантовой электроники, квантовой оптики и лазерной физики, подготовить к исследовательской работе в этих областях
Прикладная оптика
(профессор Петр Емельянович Твердохлеб) –5  семестр
Овладение базовыми понятиями и основами прикладной оптики, овладение знанием об основных типах преобразования гауссовых пучков в оптических системах
Современные проблемы лазерной физики
(к.ф.-м.н Виктор Валерьевич Петров) – 7,8 семестр
Дать обучающимся знания в области современной оптики, лазерной физики, спектроскопии и метрологии и научить их использовать в своей научно-исследовательской деятельности данные о новейших и перспективных физических экспериментах и методах их проведения, фундаментальных исследованиях и научно-исследовательских разработках
Статистическая оптика (к.ф.-м.н. Денис Викторович Бражников) – 6,7 семестр Знакомство с понятиями статистического описания оптических явлений, овладение методами статистической оптики, теорией случайных процессов, овладение навыками приложения методов статистической оптики к некоторым современным задачам оптики и лазерной физики
Экспериментальные методы квантовой электроники
(д.ф.-м.н. Андрей Николаевич Гончаров) – 7,8 семестр
Овладение базовыми знаниями методов и приборов, используемых при проведения экспериментальных исследований в области квантовой электроники, ознакомление с методами измерения и методами управления параметрами излучения лазеров, их использования при проведении физических экспериментов
Электронные системы управления лазерным излучением – 7,8 семестр Овладение базовыми понятиями, моделями и методами проектирования и использования изделий, узлов и систем аналоговой и цифровой электроники для систем лазерной физики  
Программы курсов кафедры

Бакалавриат

Магистратура

Квантовая электроника
Квантовая информатика
Расписание спецкурсов

Расписание занятий на 1-й семестр 2024/2025 учебного года.

 

Бакалавриат (3 курс)

Время
Название курса
Промежуточная аттестация
Преподаватель
Место проведения
Среда
11:00


Теоретические основы квантовой электроники 1

Зачет
Чл.-к. РАН
Тайченачев Алексей Владимирович
ИЛФ СО РАН,
(пр. Лаврентьева 15Б) к.425
Среда
18:30

Прикладная оптика

Экзамен

д.ф.-м.н.
Твердохлеб Петр Емельянович
ИАиЭ СО РАН
(Коптюга, 1), к.114


       

 Бакалавриат (4 курс)

 Среда 13:45
 
              Экспериментальные методы квантовой электроники 1   Зачет   К.ф.-м.н., доцент
Гончаров Андрей Николаевич

ИЛФ СО РАН,
(пр. Лаврентьева 15Б) к.426



 Среда
 15:20
        Физическая оптика 2       Экзамен        К.ф.-м.н., ст. преподаватель
Бражников
Денис Викторович
ИАиЭ СО РАН
(Коптюга, 1),
Уч. центр
 Четверг
 10:10
         Электронные системы управления лазерным излучением 1             Зачёт          Д.ф.-м.н., профессор
Жмудь Вадим Аркадьевич
       ИЛФ СО РАН,
(пр. Лаврентьева 15Б) к.426
 Четверг 13:45      Современные проблемы квантовой физики 1
      Зачёт   К.ф.-м.н., доцент
Петров
Виктор Валерьевич
  ИЛФ СО РАН,
(пр. Лаврентьева 15Б) к.426
       Производственная практика (научно-исследовательская работа)      Дифференцированный зачёт Бетеров Илья Игоревич   

Магистратура (1 курс)
Направление: квантовая информатика


Время
Название курса
Промежуточная аттестация
Преподаватель
Место проведения
Среда
10:00

Квантовые стандарты частоты и квантовые сенсоры на базе ультрахолодных атомов 
Экзамен
Д.ф.-м.н., доцент
Прудников
Олег Николаевич
ИЛФ СО РАН,
(пр. Лаврентьева 15Б), к.426
 Четверг 10:00     Введение в физическое квантовое программирование       Дифференцированный зачёт      К.ф.-м.н., доцент
Бетеров
Илья Игоревич
  ИЛФ СО РАН,
(Лаврентьева 13/11), к. 26
 Четверг 11:45     Кремниевая фотоника       Экзамен   Д.ф.-м.н., ст. преподаватель
Царёв
Андрей Владимирович
  ИЛФ СО РАН,
(Лаврентьева 13/11), к. 26
 Четверг 13:30      Системы квантовой криптографии       Дифференцированный зачёт   К.ф.-м.н., ст. преподаватель
Третьяков
Денис Борисович
  ИЛФ СО РАН,
(Лаврентьева 13/11), к. 26
 Учебная практика (научно-исследовательская работа)       Дифференцированный зачёт  

Производственная практика (научно-исследовательская работа)
  Дифференцированный зачёт

Магистратура (2 курс)
Направление: квантовая информатика

Время
Название курса
Промежуточная аттестация
Преподаватель
Место проведения
  Среда
10:00
    Полупроводниковая элементная база квантовой информатики       Экзамен   К.ф.-м.н., ст. преподаватель
Зиновьева
Айгуль Фанизовна
  ИЛФ СО РАН,
(Лаврентьева 13/11), к. 26
  Четверг
14:00
 Квантовая электродинамика сверхпроводниковых джозефсоновских кубитов       Экзамен   Д.ф.-м.н., профессор
Гринберг
Яков Симхонович
     онлайн
  Пятница
10:50
     Квантовое машинное обучение         Экзамен   К.ф.-м.н., доцент
Павловский
Евгений Николаевич
     НГУ
Производственная практика (научно-исследовательская работа)
Дифференцированный зачёт
Бетеров Илья Игоревич


Учебно-методические материалы
Учебные пособия для магистрантов кафедры Квантовой оптики НГУ.
Ильичёв Л.В. "Элементы квантовой метафизики":

Часть 1
Часть 2
Часть 3

Ильичёв Л.В. "Основы квантовой оптики"


Предлагаемые темы дипломных и курсовых работ

Темы курсовых работ

Электричество и магнетизм

Тема

Руководитель

Магнитные зонды для измерения полей в плазме

Шайхисламов Ильдар Фаритович

КПД использования импульсно-периодического СВЧ генератора при создании плазмы в квазицилиндрическом резонаторе

Медведев Алексей Эдуардович

Оценка тепловых потерь в квазицилиндрическом медном резонаторе на частоте 2,47 ГГц

Медведев Алексей Эдуардович

Оценка мощности СВЧ разряда создаваемого в аргон-метано-водородной смеси квазицилиндрического резонатора

Медведев Алексей Эдуардович

Исследование зависимости энергии генерации индукционного азотного (водородного или фторного или неонового) лазера от параметров системы накачки

Чуркин Дмитрий Сергеевич

Измерение параметров катушек в конфигурации Гельмгольца с током в обратном направлении при импульсном выключении магнитного поля

Якшина Елена Алексеевна

Исследование электронных систем управления квантово-каскадными лазерами

Колкер Дмитрий Борисович

СВЧ согласования полупроводниковых лазеров для атомных часов

Навроцкий Леонид Григорьевич

Разработка ВЧ генератора на 13,56 мГц, для проведения низкотемпературной абляции биологической ткани

Навроцкий Леонид Григорьевич

Оптика

Тема

Руководитель

Исследование пространственных характеристик излучения полупроводникового лазера

Гончаров Андрей Николаевич

Измерение ширины спектра лазерного излучения с помощью интерферометра Фабри-Перо.

Гончаров Андрей Николаевич

Исследование характеристик лазера с вертикальным резонатором

Скворцов Михаил Николаевич

Исследование сдвигов резонанса когерентного пленения населенностей в рубидии

Скворцов Михаил Николаевич

Исследование характеристик излучения мощного полупроводникового лазера

Петров Виктор Валерьевич

Исследование параметров фемтосекундной лазерной системы

Трунов Владимир Иванович

Исследование лазерной плазмы для технологических приложений

Грачев Геннадий Николаевич

Исследование спонтанного УФ излучения биообъектов с помощью ФЭУ в режиме счета фотонов

Навроцкий Леонид Григорьевич

Регистрация вынужденного свечения биологически активных зон кожного покрова под действием импульсной лампы ИФК 2000

Навроцкий Леонид Григорьевич

Изучение параметрической генерации света

Колкер Дмитрий Борисович

Стипендии
На кафедре осуществляются меры финансовой поддержки студентов. Все студенты кафедры, научная работа которых проходит в ИЛФ СО РАН, получают дополнительную стипендию, которая равна 1/2 ставки лаборанта (3-4 курс) или лаборанта-исследователя (5-6 курс). Кроме того, ИЛФ СО РАН оплачивает обучение в магистратуре тем студентам, которые не прошли по конкурсу на бюджетные места.
Выпускники

Выпускники кафедры в 2016-2021

ФИО

Тема выпускной квалификационной работы

2021, аспирантура

Швыдкой Дмитрий Олегович

Пространственно-временные аберрации в лазерных фемтосекундных системах с когерентным сложением полей

2021, магистратура

Альянова Наталья Викторовна

Оптимизация однокубитовых операций с одиночными атомами рубидия в оптических дипольных ловушках

Михайлов Антон Михайлович

Форма линии субдоплеровских резонансов в газе атомов в поле встречных бихроматических лазерных пучков

Шепелин Артем Витальевич

Квантовая информация во временной петле с расщеплённым согласованием состояний

2021, бакалавриат

 

Зубарев Евгений Владимирович

Исследование характеристик УФ генерации азотного лазера с накачкой импульсным индукционным цилиндрическим разрядом

2020, магистратура

 

Ашкарин Иван Николаевич

Алгоритмы квантовой симуляции физических систем на основе ридберговских атомов

Камешков Олег Эдуардович

Исследование возможности создания плазмонных мультиплексных коммуникационных систем с использованием вихревых плазмонов

Кудлаев Ярослав Валерьевич

Регистрация одиночных атомов рубидия в оптической дипольной ловушке

2020, бакалавриат

Журавлев Никита Алексеевич

Квантовое моделирование молекулы водорода с использованием среды IBM Quantum Experience

2019, аспирантура

Купцов Глеб Владимирович

Исследование физических принципов усиления сверхкоротких импульсов в тераваттной лазерной системе с частотой повторения до 1000 Гц

2019, магистратура

Макаров Антон Олегович

Исследование ячеек с щелочными металлами Cs и Rb и лазеров с вертикальным резонатором для создания миниатюрных атомных часов на основе когерентного пленения населенностей

Руменских Марина Сергеевна

Исследование лазерной плазмы методом спектральной диагностики свечения ионов

Ткаченко Роман Андреевич

Исследование характеристик генерации индукционного Ar I лазера

Шпаков Дмитрий Иванович

Исследование оптических характеристик растворов ДНК методом импульсной ТГц спектроскопии

2018, магистратура

Макаренко Максим Олегович

ПТ–симметричный волоконный лазер

2018, бакалавриат

Малахов Демьян Андреевич

Источник излучения в среднем ИК-диапазоне с плавной перестройкой длины волны

Грязнов Денис Максимович

Система для стабилизации частоты лазеров на основе сканируемого интерферометра Фабри-Перо

Макаров Николай Игоревич

Оксидные кристаллы для оптических модуляторов

2017, магистратура

 

Антропов Александр Алексеевич

Разработка волоконного эрбиевого лазера с синхронизацией мод для прецизионной метрологии

Епланов Дмитрий Олегович

Оптимизация параметров оптических компрессов для импульсов ближнего и среднего ИК диапазонов

Румынин Кирилл Михайлович

Оптический стандарт частоты на одиночном ионе иттербия

2016, магистратура

Кирпичникова Анна Анатольевна

Разработка и исследование характеристик основных элементов компактного высокоэффективного синтезатора частот на основе Yb:KYW лазера

2016, бакалавриат

Витухин Лев Юрьевич

Исследование лазерного источника на длине волны 383 нм для магниевого стандарта частоты

Макаренко Максим Олегович

Исследование широкоапертурных периодически-поляризованных структур из LiNbO3 для ПГС повышенной мощности

Панькин Даниил Олегович

Спектральные методы исследования лазерной плазмы

Видеоматериалы