論文の概要: Digital Twin Simulations Toolbox of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18759v2
• Date: Tue, 14 Oct 2025 16:37:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-15 14:23:56.794433
• Title: Digital Twin Simulations Toolbox of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空洞センターのデジタル双極子シミュレーションツールボックス
• Authors: Lucas Tsunaki, Anmol Singh, Sergei Trofimov, Boris Naydenov,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心は、量子技術にとって重要なプラットフォームである。 一般的な実験条件下でNVスピンダイナミクスをシミュレーションするためのPythonライブラリを提示する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14968676451957358
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is a crucial platform for quantum technologies, where its precise numerical modeling is indispensable for the continued advancement of the field. We present here a Python library for simulating the NV spin dynamics under general experimental conditions, i.e. a digital twin. Our library accounts for electromagnetic pulses and other environmental inputs, which are used to solve the system's time evolution, resulting in a physical output in the form of a quantum observable given by fluorescence. The simulation framework is based on a non-perturbative time-dependent Hamiltonian model, where the states initialization and readout are postulated from the interaction with optical fields. By eliminating oversimplifications such as the adoption of rotating frames for the microwave and radio frequency fields, our simulations reveal subtle dynamics emerging from realistic pulse constraints. The software is illustrated with three examples and validated by comparing the simulations with experimental reports, relevant to the fields of quantum computing (conditional logic gates), sensing (dynamical decoupling sequences with coupled spins) and networks (state teleportation). Overall, this digital twin delivers a robust numerical modeling of the NV spin dynamics, with simple and accessible usability, which can be used for a wide range of applications.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は量子技術にとって重要な基盤であり、その精密な数値モデリングはフィールドの継続的な発展に不可欠である。 ここでは、一般的な実験条件下でNVスピンダイナミクスをシミュレートするPythonライブラリ、すなわちデジタルツインについて述べる。 我々のライブラリーは、電磁波やその他の環境入力を考慮し、システムの時間進化を解くために使われ、結果として蛍光によって与えられる量子観測可能な形で物理的に出力される。 シミュレーションフレームワークは、光場との相互作用から状態の初期化と読み出しが仮定される非摂動時間依存のハミルトンモデルに基づいている。 マイクロ波および電波周波数場における回転フレームの導入などの過度な単純化を排除し, 現実的なパルス制約から生じる微妙なダイナミクスをシミュレーションにより明らかにした。 このソフトウェアは3つの例で説明され、シミュレーションと実験報告を比較して、量子コンピューティング(条件論理ゲート)、センシング(スピンを結合した動的デカップリングシーケンス)、ネットワーク(状態テレポーテーション)の分野に関する検証を行っている。 全体として、このデジタルツインは、NVスピンダイナミクスの堅牢な数値モデリングを提供し、シンプルでアクセスしやすいユーザビリティを提供する。

関連論文リスト

• Programmable digital quantum simulation of 2D Fermi-Hubbard dynamics using 72 superconducting qubits [0.024486319744627862]
  格子サイズの2D Fermi-Hubbardモデルのシミュレーションを実装した。 この結果から,多体相互作用電子モデルのプログラマブル量子シミュレーションが,現在最先端の量子ハードウェアと競合していることが示された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-10-30T10:58:00Z)
• Error mitigation of shot-to-shot fluctuations in analog quantum simulators [46.54051337735883]
  本稿では,ハミルトニアンがシステムダイナミクスを制御しているパラメータのショット・ツー・ショット変動に対処する誤差軽減手法を提案する。 我々は、このショット・ツー・ショットノイズを増幅し、ゼロノイズ制限を外挿することで、現実的な雑音分布に対するノイズのない結果が復元されることを厳密に証明する。 数値解析により,現実的な条件下でのRydberg原子配列の有効多体コヒーレンス時間の大幅な向上を予測した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-19T18:00:00Z)
• Fourier Neural Operators for Learning Dynamics in Quantum Spin Systems [77.88054335119074]
  ランダム量子スピン系の進化をモデル化するためにFNOを用いる。 量子波動関数全体の2n$の代わりに、コンパクトなハミルトン観測可能集合にFNOを適用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-05T07:18:09Z)
• Demonstration of a variational quantum eigensolver with a solid-state spin system under ambient conditions [15.044543674753308]
  量子シミュレータは、物理系の量子的性質を利用して別の物理系を研究する能力を提供する。 変分量子固有解法アルゴリズムは分子電子構造の研究に特に有望な応用である。 スピンベースの固体量子ビットは、長いデコヒーレンス時間と高忠実度量子ゲートの利点がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-23T09:17:06Z)
• Simulating open quantum systems with giant atoms [0.0]
  我々は、巨大原子、すなわち原子(おそらく人工)に基づくオープン量子多体系のシミュレータを導入する。 まず、2つの巨大原子からなるシミュレータが2つの結合量子ビットの力学をシミュレートできることを示す。 巨大原子に影響を及ぼす雑音に対するこれらのシミュレーション結果の頑健さを実証および解析した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-19T16:31:42Z)
• Simulation of the Dissipative Dynamics of Strongly Interacting NV Centers with Tensor Networks [1.03590082373586]
  ダイヤモンド中のNV中心は、磁場やその他の物理量に対する高感度量子センサーのための有望なプラットフォームである。 我々は多体混合状態を表現し,NVのアンサンブルのダイナミクスをシミュレートするために,マトリックス製品密度演算子(MPDO)法を用いる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-12T11:40:14Z)
• Simulating unsteady fluid flows on a superconducting quantum processor [23.24560103938476]
  本稿では, 量子符号化, 進化, 流れ状態の検出を含む非定常流れのディジタルシミュレーション実験について報告する。 この研究は、現実的な応用のために乱流のようなより複雑な流れをシミュレートする量子コンピューティングの可能性を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-24T13:45:43Z)
• Hamiltonian Engineering of collective XYZ spin models in an optical cavity [0.0]
  合成量子システムを用いた量子シミュレーションは、多体物理学におけるオープンな疑問を探求するユニークな機会を提供する。 ここでは、任意の二次ハミルトニアンあるいは事実上無限の範囲チューナブルなハイゼンベルクXYZモデルとのオール・ツー・オールな相互作用を実現することができる。 2つ以上の関連する運動量状態を含むプラットフォームの汎用性は、キャビティトーンを追加することで、量子シミュレーションや、物質波干渉計や、光学時計や磁気センサなどの量子センサーにおける量子センシングの豊富な機会を開放するハミルトニアンの柔軟性と組み合わさったものです。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-29T18:26:13Z)
• Programmable Simulations of Molecules and Materials with Reconfigurable Quantum Processors [0.3320294284424914]
  モデルスピンハミルトニアンで表現できる強い相関量子系のシミュレーションフレームワークを導入する。 提案手法は、再構成可能な量子ビットアーキテクチャを利用して、リアルタイムなダイナミクスをプログラム的にシミュレートする。 本稿では, この方法を用いて, 多核遷移金属触媒と2次元磁性材料のキー特性を計算する方法について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-04T19:00:01Z)
• Towards Neural Variational Monte Carlo That Scales Linearly with System Size [67.09349921751341]
  量子多体問題(Quantum many-body problem)は、例えば高温超伝導体のようなエキゾチックな量子現象をデミストする中心である。 量子状態を表すニューラルネットワーク(NN)と変分モンテカルロ(VMC)アルゴリズムの組み合わせは、そのような問題を解決する上で有望な方法であることが示されている。 ベクトル量子化技術を用いて,VMCアルゴリズムの局所エネルギー計算における冗長性を利用するNNアーキテクチャVector-Quantized Neural Quantum States (VQ-NQS)を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-21T19:00:04Z)
• Simulation of Entanglement Generation between Absorptive Quantum Memories [56.24769206561207]
  我々は、QUantum Network Communication (SeQUeNCe) のオープンソースシミュレータを用いて、2つの原子周波数コム(AFC)吸収量子メモリ間の絡み合いの発生をシミュレートする。 本研究は,SeQUeNCe における truncated Fock 空間内の光量子状態の表現を実現する。 本研究では,SPDC音源の平均光子数と,平均光子数とメモリモード数の両方で異なる絡み合い発生率を観測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-17T05:51:17Z)
• Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate Landau-Zener model [50.591267188664666]
  本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。 我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z)
• Digital Quantum Simulation of the Spin-Boson Model under Open System Dynamics [1.5727276506140881]
  デジタル量子コンピュータにおけるオープン量子力学のシミュレーション法について検討する。 本研究は, 発散部がより耐雑音性のあるシミュレーションにつながるのに対して, 動力学のユニタリ部分のシミュレートが重要であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-28T06:03:35Z)
• Visualizing spinon Fermi surfaces with time-dependent spectroscopy [62.997667081978825]
  固体系において確立されたツールである時間依存性光電子分光法を低温原子量子シミュレーターに応用することを提案する。 1次元の$t-J$モデルの正確な対角化シミュレーションで、スピノンが非占有状態の効率的なバンド構造に出現し始めることを示す。 ポンプパルス後のスペクトル関数の依存性はスピノン間の集団的相互作用を明らかにする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-27T18:00:02Z)
• Molecular spin qudits for quantum simulation of light-matter interactions [62.223544431366896]
  分子スピンキューディットは、物質と強く相互作用する光子場の量子力学をシミュレートする理想的なプラットフォームを提供する。 提案した分子量子シミュレータの基本単位は、マイクロ波パルスのみで制御されるスピン1/2とスピン$S$遷移金属イオンの単純な二量体で実現できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-17T15:03:12Z)
• Quantum Markov Chain Monte Carlo with Digital Dissipative Dynamics on Quantum Computers [52.77024349608834]
  少数のアンシラ量子ビットを用いて環境との相互作用をシミュレートするデジタル量子アルゴリズムを開発した。 逆イジングモデルの熱状態のシミュレーションによるアルゴリズムの評価を行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-04T18:21:00Z)
• QuTiP-BoFiN: A bosonic and fermionic numerical hierarchical-equations-of-motion library with applications in light-harvesting, quantum control, and single-molecule electronics [51.15339237964982]
  階層運動方程式 (HEOM) は力学を解くための強力な正確な数値的手法である。 固体物理学、光学、単分子電子工学、生物物理学の問題に拡張され応用されている。 ボソニック環境とフェルミオン環境の両方にHEOMを実装した強力なQuTiPプラットフォームと統合したPythonの数値ライブラリを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-21T07:54:56Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。