論文の概要: Simulating a quantum sensor: quantum state tomography of NV-spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03049v1
- Date: Tue, 03 Mar 2026 14:43:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-04 21:38:10.841486
- Title: Simulating a quantum sensor: quantum state tomography of NV-spin systems
- Title（参考訳）: 量子センサのシミュレーション:NVスピン系の量子状態トモグラフィー
- Authors: Alberto López-García, Aikaterini Vasilakou, Javier Cerrillo,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に対するスピン不純物の影響をシミュレーションするために量子コンピュータを用いる。
その結果、異なるスピンセンサカップリング系がコヒーレンスに与える影響が明らかになった。
エンタングルメント生成の役割は、Peres-Horodecki criterionとCHSH不等式を用いて解析される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We employ a quantum computer to simulate the effect of spin impurities on nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond. As these defects operate as nanoscale quantum sensors, modeling quantum noise is crucial to identify limitations in precision. The analysis is performed by means of quantum state tomography on two transmon qubits, representing respectively the NV center and a single spin impurity, modeling either a nuclear spin or an additional NV center. We demonstrate a versatile platform to simulate benchmark protocols such as Ramsey or Hahn-echo. Although we focus on a two-spin system, the same approach opens the door to using quantum processors as scalable simulators of many-spin environments, intractable in classical simulation due to the rapid exponential growth of the Hilbert space. The results reveal the effect different spin-sensor coupling regimes have on coherence, helping to identify detection schemes that maximize the sensitivity under the effect of impurities. Moreover, the role of entanglement generation is analyzed using the Peres-Horodecki criterion and CHSH inequalities. Although no violation of the latter is observed, the presence of entanglement is confirmed.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に対するスピン不純物の影響をシミュレーションするために量子コンピュータを用いる。
これらの欠陥はナノスケールの量子センサーとして機能するため、量子ノイズのモデリングは精度の限界を特定するために不可欠である。
この分析は、2つのトランモン量子ビット上の量子状態トモグラフィーを用いて行われ、それぞれNV中心と1つのスピン不純物を表し、核スピンまたは追加のNV中心をモデル化する。
我々はRamseyやHahn-echoといったベンチマークプロトコルをシミュレートする汎用プラットフォームを実証する。
我々は2スピン系に焦点をあてるが、同じアプローチは、ヒルベルト空間の急激な指数関数的成長により古典的シミュレーションにおいて魅力的な、多スピン環境のスケーラブルなシミュレータとして量子プロセッサを使用するための扉を開く。
その結果、異なるスピンセンサ結合系がコヒーレンスに及ぼす影響を明らかにし、不純物の影響下での感度を最大化する検出スキームの同定に役立てた。
さらに、Peres-Horodecki criterionとCHSH不等式を用いて、絡み合い生成の役割を解析した。
後者の違反は観測されていないが、絡み合いの存在が確認されている。
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