1. Спектроскопия сверхвысокого разрешения и ее фундаментальные приложения
2. Оптические квантовые часы,
3. Лазерное охлаждение атомов,
4. Квантовая информатика
5. Исследование квантовых взаимодействий при низких температурах в атомных ансамблях и твердых телах
6. Разработка новых лазерных систем с предельными характеристиками
7. Применение ультракоротких лазерных импульсов при исследовании физических, химических и биологических систем, лазерная медицина и биология.
Кафедра поддерживает активные связи с ведущими международными научными центрами: Институтом квантовой оптики общества Макса Планка (Германия), Институтом физики света общества Макса Планка (Германия), Федеральным физико-техническим институтом (Брауншвейг, Германия), Лабораторией физики лазеров Северо-Парижского университета (Париж, Франция), Национальным институтом стандартов и технологий США и другими. Студенты кафедры участвуют в российских и международных конференциях, научных школах, проходят стажировку в ряде крупных международных научных центров. Большинство студентов к окончанию магистратуры имеют несколько научных публикаций, что открывает возможность продолжать обучение в аспирантуре. Кафедра оказывает материальную поддержку наиболее успешным студентам.
