氮空位(diamond)数字孪生模拟工具箱
量子物理
2026-05-06 v2 其他凝聚态物理
摘要
氮空位(NV)中心在金刚石中是量子技术的关键平台，其精确的数值建模对于该领域的持续发展至关重要。我们在此提出一个用于模拟NV自旋动力学的Python库，可用于一般实验条件下的仿真，即数字孪生。该库考虑到电磁脉冲和其他环境输入，这些输入用于求解系统的时间演化，结果以量子可观测量形式呈现，即荧光。仿真框架基于非扰动的时间依赖哈密顿量模型，其中状态初始化和读出是假设与光场相互作用。通过消除诸如采用微波和射频场旋转框架的简化假设，我们的仿真揭示了来自现实脉冲约束的细微动力学。该软件通过三个示例进行演示，并通过与实验报告的比较进行验证，相关领域包括量子计算(条件逻辑门)、感测(带耦合自旋的动力学脱耦序列)和网络(状态传输)。总体而言，数字孪生为NV自旋动力学提供了稳健的数值建模，具有简单易用的特性，可用于广泛的应用。
引用
@article{arxiv.2507.18759,
title = {Digital Twin Simulations Toolbox of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond},
author = {Lucas Tsunaki and Anmol Singh and Sergei Trofimov and Boris Naydenov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.18759},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 7 figures