論文の概要: Circuit-QED simulator of the Bose-Hubbard model for quantum spin dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03587v1
- Date: Fri, 04 Jul 2025 13:53:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.791281
- Title: Circuit-QED simulator of the Bose-Hubbard model for quantum spin dynamics
- Title（参考訳）: 量子スピンダイナミクスのためのBose-Hubbardモデルの回路QEDシミュレータ
- Authors: Ivan V. Dudinets, Jaehee Kim, Tomás Ramos, Aleksey K. Fedorov, Vladimir I. Man'ko, Joonsuk Huh,
- Abstract要約: ボソニック系の複雑なスピンダイナミクスを再現する回路QEDボース・ハバードシミュレータを実験により提案する。
我々は、スピンダイナミクスとマイクロ波光子の動作の一致を回路QEDに基づくアナログシミュレーターで求める。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.668148100870168
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We demonstrate an experimentally feasible circuit-QED Bose-Hubbard simulator that reproduces the complex spin dynamics of Heisenberg models. Our method relies on mapping spin-1/2 systems onto bosonic states via the polynomially expanded Holstein-Primakoff (HP) transformation. The HP transformation translates the intricate behavior of spins into a representation that is compatible with bosonic devices like those in a circuit QED setup. For comparison, we also implement the Dyson-Maleev (DM) encoding for spin-1/2 and show that, in this limit, DM and HP are equivalent. We show the equivalence of the DM and the HP transformations for spin-1/2 systems. Rigorous numerical analyses confirm the effectiveness of our HP-based protocol. Specifically, we obtain the concurrence between the spin dynamics and the behavior of microwave photons within our circuit QED-based analog simulator that is designed for the Bose-Hubbard model. By utilizing the microwave photons inherent to circuit QED devices, our framework presents an accessible, scalable avenue for probing quantum spin dynamics in an experimentally viable setting.
- Abstract（参考訳）: 本論文では,ハイゼンベルクモデルの複雑なスピンダイナミクスを再現する回路QEDボース・ハッバードシミュレータを実験的に実証する。
我々の手法は、多項式展開されたホルシュタイン・プリマコフ変換(HP)を介してスピン-1/2系をボソニック状態にマッピングすることに依存する。
HP変換はスピンの複雑な振る舞いを、回路QEDセットアップのようなボゾンデバイスと互換性のある表現に変換する。
また、スピン1/2のDyson-Maleev(DM)符号化を実装し、この極限において、DMとHPは等価であることを示す。
スピン1/2系のDMとHP変換の等価性を示す。
厳密な数値解析により,HPプロトコルの有効性を確認した。
具体的には、Bose-Hubbardモデルのために設計された回路QEDに基づくアナログシミュレータにおいて、スピンダイナミクスとマイクロ波光子の挙動の一致を求める。
回路QEDデバイス固有のマイクロ波光子を利用することで、実験的に実現可能な量子スピンダイナミクスを探索するための、アクセス可能でスケーラブルな経路を提示する。
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