Лаборатория нелинейных резонансных процессов и лазерной диагностики

Рябцев Игорь Ильич окончил Новосибирский государственный университет (НГУ) в 1986 году. С 1983 года он принимал участие в исследованиях ридберговских атомов натрия в Лаборатории нелинейных резонансных процессов и лазерной диагностики в качестве студента, а затем стажера-исследователя. С 1991 г. работал в должности научного сотрудника после окончания аспирантуры НГУ. В 1992 г. защитил кандидатскую диссертацию "ИК и микроволновая спектроскопия резонансных и многофотонных переходов в ридберговских атомах натрия". В 1994 г. переведен на должность старшего научного сотрудника. В 2000 г. избран заведующим лабораторией и работает в этой должности по настоящее время. В 2005 г. защитил докторскую диссертацию "Спектроскопия когерентных и нелинейных процессов в ридберговских атомах".

В настоящее время основным предметом научных исследований д.ф.-м.н. И.И.Рябцева является новое направление квантовой физики – квантовая информатика. Оно включает в себя создание и исследование кубитов квантового компьютера и квантовую криптографию с передачей данных одиночными фотонами.

В лаборатории, возглавляемой И.И.Рябцевым, была создана первая в России магнитооптическая ловушка для лазерного охлаждения и захвата атомов Rb. Выполнены эксперименты по лазерному охлаждению до температур около 100 мкК и исследованию спектроскопических свойств захваченных атомов. В 2008 г. запущена единственная в России экспериментальная установка для лазерной и микроволновой спектроскопии холодных ридберговских атомов и начаты эксперименты с ними, а также изучаются методы создания оптических решеток холодных атомов.. Благодаря этому, научная группа И.И.Рябцева занимает лидирующую позицию в изучении ридберговских атомов в России и выполняет исследования, соответствующие современному мировому научному уровню. Этой группой получены следующие оригинальные результаты, которые представляет интерес для разработки логических элементов квантового компьютера на нейтральных атомах: 1) реализован квантовый интерферометр на основе кратковременного штарковского и зеемановского расщепления вырожденных ридберговских уровней; 2) исследованы спектры многоатомного возбуждения при одно- и двухфотонных микроволновых переходах между ридберговскими состояниями; 3) выполнен теоретический и экспериментальный анализ применимости ридберговских атомов в квантовом компьютере; 4) выполнены эксперименты по лазерной и микроволновой спектроскопии холодных ридберговских атомов; 5) впервые наблюдалось резонансное диполь-дипольное взаимодействие двух холодных ридберговских атомов; 6) выполнено численное моделирование резонансного диполь-дипольного взаимодействия и дипольной блокады для малого числа ридберговских атомов, получено хорошее согласие с экспериментом; 7) предложен оригинальный метод детерминированного возбуждения одиночных ридберговских атомов в узлах оптической решетки для загрузки квантовых регистров одиночными атомами, а также алгоритмы выполнения квантовых операций с мезоскопическими кубитами; 8) предложен метод трехфотонной спектроскопии ридберговских атомов без эффекта отдачи и доплеровского уширения; 9) выполнены эксперименты по трехфотонной спектроскопии; 10) исследован процесс образования холодных фотоионов при лазерном возбуждении ридберговских атомов; 11) предложен и реализован новый метод усиления взаимодействий ридберговских атомов в радиочастотном поле.

Другим направлением научных исследований И.И.Рябцева является квантовая криптография и генерация квантового ключа. Это направление относится к наиболее актуальной области квантовой информатики, обеспечивающей абсолютную секретность передачи данных посредством одиночных фотонов. В лаборатории И.И.Рябцева были созданы первые в России экспериментальные установки для генерации квантового ключа в открытом пространстве на расстояния до 1 км и в телекоммуникационном оптоволокне на расстояния до 100 км. Были исследованы особенности генерации и детектирования одиночных фотонов и проанализированы пути увеличения скорости генерации и дальности передачи квантового ключа, изучаются новые схемы генерации ключа с поляризационным, временным и частотным кодированием квантовых состояний одиночных фотонов. В 2012 г. выполнен первый эксперимент со сверхпроводниковыми детекторами одиночных фотонов, продемонстрирована генерация квантового ключа на расстояние свыше 100 км в двухпроходной автокомпенсационной схеме.

Также в 2011 г. в лаборатории И.И.Рябцева были начаты спектроскопические исследования центров азотных вакансий в кристаллах алмаза с целью изучения возможности их применения в качестве кубитов квантового компьютера.

И.И.Рябцев является автором 90 научных работ в рецензируемых журналах и трудах конференций. Как специалист в области лазерной спектроскопии и квантовой оптики И.И.Рябцев широко известен в нашей стране и за рубежом. Им представлено около 120 докладов на российских и международных конференциях, в том числе 25 приглашенных. Научная работа поддерживалась грантами РФФИ, ИНТАС, Программами РАН, СО РАН и Минобрнауки, а также Российским квантовым центром (Сколково) и Европейской рамочной программой FP7. Имеются широкие научные контакты и совместные исследования с университетами и институтами Новосибирска, С.-Петербурга, Харькова (Украина), Риги (Латвия), Пизы (Италия) и Мэдисона (США).

И.И.Рябцев сочетает научную работу с научно-организационной и педагогической деятельностью. Он ведет семинарские занятия и читает лекции по курсу "Современная экспериментальная физика" для магистрантов НГУ, являясь доцентом кафедры общей физики физического факультета, осуществлял руководство аспирантами ИФП и дипломной практикой студентов НГУ и НГТУ (всего защищено 9 дипломных работ). Под его руководством были успешно защищены три кандидатские диссертации. С 2008 г. И.И.Рябцев является членом диссертационного совета Д003.005.01 при Институте автоматики и электрометрии СО РАН. В 2013 г. И.И.Рябцев избран кооптированным членом Совета по атомной физике и оптике (AMOPD) Европейского физического общества (EPS), а также членом редколлегии журнала "Вестник СибГУТИ".