Análise de Estados Quânticos em Sistemas de Spin: Modelagem de Qubit Aplicado como Sensor de Rotação

• Tarcio F. Furtado IME
• Rodrigo Y. Oeiras IME / UFGD
• Fernando M. Araújo-Moreira IME

DOI: https://doi.org/10.5753/sbccq.2026.23381

Resumo

Este trabalho apresenta a modelagem e simulação computacional de um sensor quântico de rotação baseado em centros de vacância de nitrogênio (NV) em diamante. Utilizando o framework QuTiP (Quantum Toolbox in Python), foi implementado um sistema de spins eletrônico e nuclear (¹⁴N, I = 1) acoplados, submetido a um protocolo de interferometria de Ramsey. A dinâmica do sistema foi descrita por um Hamiltoniano que incorpora interações de desdobramento em campo zero, termos Zeeman e acoplamento hiperfino. A ação da rotação foi modelada através da inclusão de um termo de acoplamento spin-rotação (Mashhoon) durante o tempo de evolução livre. As simulações demonstram que as rotações mudam o estado quântico do sistema (fase) resultando em variações mensuráveis nas populações dos estados de spin nuclear, validando o protocolo de controle e a viabilidade do modelo como ferramenta preditiva para o desenvolvimento de detectores quânticos de rotação.

Palavras-chave: Centros NV, qubit, Sensoriamento Quântico, QuTiP, Interferometria de Ramsey, Spins Nucleares

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