Simulations of NV color centers dynamics using QuTiP (2025)
- Authors:
- Autor USP: DOMINGUES, ARTUR VENTURELLI - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/D.76.2025.tde-25112025-095217
- Assunto: INFORMAÇÃO QUÂNTICA
- Keywords: Centros NV; Controle quântico; NV center; Processamento de informação quântica; Quantum control; Quantum information processing; Quantum simulation; QuTiP; Simulação quântica
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Centros de vacância de nitrogênio (NV) em diamante são uma plataforma de estado sólido para sensoriamento quântico ^[1] e processamento de informação quântica devido às suas transições ópticas dependentes de spin em temperatura ambiente ^[2]. A caracterização precisa da dinâmica de spin dos NV, incluindo interações hiperfinas com spins nucleares, é essencial tanto para otimizar o desempenho em sensoriamento quanto para projetar controles quânticos de alta fidelidade. Neste trabalho, utilizamos o pacote/biblioteca de código aberto Quantum Toolbox in Python (QuTiP)^[3, 4] para simular dois protocolos de medida (ODMR de onda contínua, ODMR pulsado) com e sem o acoplamento hiperfino. Ao comparar posições de ressonância via simulações e dinâmicas de população com os perfis experimentais e de simulação da literatura, demonstramos que nosso modelo em QuTiP reproduz os perfis característicos reportados em trabalhos anteriores. Analisamos o custo computacional de incluir termos hiperfinos no modelo por meio de médias de tempo de execução e mostramos que a paralelização nativa do QuTiP acelera o modelo sem interação hiperfina, mas oferece retornos modestos quando o acoplamento está presente. Por fim, ilustramos como os parâmetros de simulação reproduzem previsões de magnetometria DC ^[5]. Também apresentamos ideias para estender esta plataforma para estimativas e calibrações de parâmetros acelerados por GPU e/ou assistidas por aprendizado de máquina ^[6, 7]. Nosso código, em breveopen-source ^[8], fornece uma base flexível tanto para a caracterização de sensoriamento quântico quanto para o desenvolvimento de protocolos de informação quântica baseados em NV
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 24.09.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
DOMINGUES, Artur Venturelli e MUNIZ, Sérgio Tadeu Gonçalves. Simulations of NV color centers dynamics using QuTiP. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-25112025-095217/. Acesso em: 25 jan. 2026. -
APA
Domingues, A. V., & Muniz, S. T. G. (2025). Simulations of NV color centers dynamics using QuTiP (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-25112025-095217/ -
NLM
Domingues AV, Muniz STG. Simulations of NV color centers dynamics using QuTiP [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-25112025-095217/ -
Vancouver
Domingues AV, Muniz STG. Simulations of NV color centers dynamics using QuTiP [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-25112025-095217/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2025.tde-25112025-095217 (Fonte: oaDOI API)
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