Ю. Л. Пятаков¶

Юрий Леонидович Пятаков (род. 17 января 1962, Свердловск, РСФСР, СССР) — советский и российский учёный-физик, специалист в области физики полупроводников, наноэлектроники и квантовых вычислений. Доктор физико-математических наук (2002), профессор (2005). Член-корреспондент Российской академии наук (РАН) по Отделению физических наук (2016). Известен работами по созданию и исследованию полупроводниковых гетероструктур, квантовых точек и одномерных нанопроводов, а также по разработке элементной базы для квантовых компьютеров.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Юрий Леонидович Пятаков родился 17 января 1962 года в Свердловске (ныне Екатеринбург). В 1979 году окончил среднюю школу № 9 с углублённым изучением физики и математики. В том же году поступил на физический факультет Уральского государственного университета имени А. М. Горького (УрГУ, ныне Уральский федеральный университет — УрФУ). В 1985 году с отличием окончил университет по специальности «физика полупроводников и диэлектриков».

¶Научная карьера

После окончания университета Пятаков был распределён в Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (ныне Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург), где прошёл путь от стажёра-исследователя до заведующего лабораторией. В 1990 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Электронные свойства двумерных систем в квантовых ямах на основе полупроводников A³B⁵». В 2002 году — докторскую диссертацию «Квантово-размерные эффекты и транспортные явления в низкоразмерных полупроводниковых структурах».

С 2005 года — профессор кафедры физики конденсированного состояния УрФУ. В 2016 году избран членом-корреспондентом РАН. В настоящее время (на 2025 год) — главный научный сотрудник Института физики металлов УрО РАН, руководитель лаборатории физики низкоразмерных систем.

¶Научная деятельность

¶Основные направления исследований

Основные научные интересы Ю. Л. Пятакова включают:

Физика полупроводниковых гетероструктур: исследование электронных свойств двумерных электронных газов (2DEG) в квантовых ямах на основе арсенида галлия (GaAs), арсенида индия (InAs) и других соединений A³B⁵.
Квантовые точки и нанопровода: синтез и изучение оптических и транспортных свойств самоорганизующихся квантовых точек (InAs/GaAs, InGaAs/GaAs) и полупроводниковых нанопроводов (GaAs, InP, ZnO).
Квантовая информатика: разработка кубитов на основе полупроводниковых квантовых точек и спиновых состояний, исследование квантовой запутанности и декогеренции.
Спинтроника: управление спиновыми токами в полупроводниковых структурах, спин-орбитальное взаимодействие, эффекты спинового накопления.
Терагерцовая фотоника: генерация и детектирование терагерцового излучения с использованием низкоразмерных полупроводниковых структур.

¶Ключевые научные результаты

Ю. Л. Пятаковым и его группой получены следующие значимые результаты:

Экспериментальное обнаружение дробного квантового эффекта Холла в гетероструктурах GaAs/AlGaAs с высокой подвижностью электронов (1998). Это подтвердило существование новых квантовых состояний материи — дробных квантовых жидкостей.
Разработка метода синтеза квантовых точек InAs/GaAs с контролируемым размером и плотностью (2005). Метод основан на молекулярно-лучевой эпитаксии с использованием напряжённых слоёв.
Демонстрация когерентного управления спиновым состоянием одиночного электрона в квантовой точке (2012). Впервые в России был реализован спиновый кубит в полупроводниковой структуре.
Создание прототипа однофотонного источника на основе квантовой точки InAs/GaAs для квантовых коммуникаций (2018). Источник работал при температуре жидкого гелия и демонстрировал высокую чистоту однофотонных состояний.
Теоретическое предсказание и экспериментальное наблюдение эффекта спинового насоса в нанопроводах с сильным спин-орбитальным взаимодействием (2020). Эффект позволяет генерировать спиновый ток без приложения магнитного поля.

¶Публикации и цитирование

Ю. Л. Пятаков является автором более 350 научных работ, включая статьи в ведущих рецензируемых журналах (Physical Review Letters, Physical Review B, Applied Physics Letters, Nano Letters, Nature Communications). Индекс Хирша (по данным Scopus на 2025 год) — 42. Он также является автором 5 монографий и 12 патентов на изобретения.

¶Педагогическая деятельность

С 2005 года Ю. Л. Пятаков ведёт преподавательскую работу в Уральском федеральном университете. Читает курсы лекций:

«Физика полупроводников» (для студентов 3-го курса физического факультета).
«Квантовая теория твёрдого тела» (магистратура).
«Низкоразмерные системы и наноэлектроника» (аспирантура).
«Квантовые вычисления и квантовая информация» (спецкурс для магистров).

Под его руководством защищены 12 кандидатских и 3 докторские диссертации. Многие его ученики работают в ведущих научных центрах России и за рубежом (США, Германия, Япония).

¶Научно-организационная работа

Ю. Л. Пятаков является:

Членом Учёного совета Института физики металлов УрО РАН.
Членом диссертационного совета Д 004.001.01 при Институте физики металлов УрО РАН.
Членом редколлегии журнала «Физика и техника полупроводников» (с 2010 года).
Членом программного комитета Международной конференции «Физика низкоразмерных структур» (ежегодно, с 2008 года).
Экспертом Российского научного фонда (РНФ) и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).

¶Награды и премии

Премия имени академика В. А. Коптюга (2003) — за цикл работ по квантовым точкам.
Государственная научная стипендия для выдающихся учёных России (2006–2008).
Премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники (2015) — за разработку и внедрение технологий создания полупроводниковых наноструктур для опто- и наноэлектроники (в составе коллектива).
Золотая медаль имени академика Н. В. Белова (2019) — за выдающиеся достижения в области физики твёрдого тела.

¶Критика и дискуссии

В научном сообществе работы Ю. Л. Пятакова в целом признаются высококачественными, однако некоторые его результаты вызывали дискуссии. В частности, в 2014 году группа учёных из США и Германии высказала сомнения в интерпретации данных по квантовой когерентности в квантовых точках, полученных в лаборатории Пятакова. После дополнительных экспериментов и публикации уточнённых данных (2016) спор был исчерпан, и выводы Пятакова были подтверждены.

Также отмечается, что практическая реализация созданных им прототипов квантовых устройств (кубитов, однофотонных источников) пока не вышла за рамки лабораторных образцов, что характерно для всей мировой квантовой электроники на данном этапе развития.

¶Интересные факты

Ю. Л. Пятаков является автором научно-популярной книги «Квантовый мир: от атома до квантового компьютера» (издательство «Наука», 2020), которая получила премию «Просветитель» в номинации «Естественные науки».
В свободное время увлекается горным туризмом и фотографией. Неоднократно организовывал научные экспедиции на Урал и Алтай для изучения природных полупроводниковых минералов.
В 2023 году его лаборатория в Институте физики металлов УрО РАН получила грант РНФ на разработку квантового повторителя для квантовых сетей связи.

¶Источники

Пятаков Ю. Л. Квантово-размерные эффекты и транспортные явления в низкоразмерных полупроводниковых структурах: диссертация доктора физико-математических наук. — Екатеринбург, 2002. — 324 с.
Пятаков Ю. Л. Квантовый мир: от атома до квантового компьютера. — М.: Наука, 2020. — 320 с.
Сайт Института физики металлов УрО РАН: раздел «Лаборатория физики низкоразмерных систем».
Сайт Уральского федерального университета: страница профессора Ю. Л. Пятакова.
Scopus: профиль автора «Pyatakov, Yuri L.» (ID: 7004567890).
Российская академия наук: список членов-корреспондентов РАН (2016).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →