[단독] AIDT 온디바이스 STEM 방사광 X선 극저온 헬륨 냉각 무거운 페르미온 초전도체(CeCoIn5) FFLO 불균일 초유체 양자 위상 서보 v1.0

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.Intrinsics;
using System.Runtime.Intrinsics.X86;

namespace ZeliDesk.Physics.Nanocryo.CeCoIn5
{
    /// 

    /// CeCoIn5 극저온 강자장 계측 파라미터
    /// 
    public readonly record struct CeCoIn5FfloSensorData(
        float MagneticFieldTesla,       // 인가 자기장 B (T, 10.0T ~ 12.0T)
        float MagneticTiltAngleDeg,     // c축 대비 자장 경사각 theta (도, 90도가 ab평면)
        float NmrLineSplittingKhz,      // NMR 공명선 이중 분할 선폭 (kHz)
        float DilutionFridgeTempKelvin, // 극저온 희석 냉동기 온도 (K, 0.05K ~ 0.5K)
        float SatelliteDiffractionCps   // 방사광 X선 초격자 위성 피크 강도 (cps)
    );

    /// 

    /// FFLO 상태 제어 및 자장 틸트 서보 명령
    /// 
    public readonly record struct CeCoIn5FfloServoResult(
        float PiezoTiltTrimVoltageV,    // 피에조 고니오미터 보정 전압 (V)
        float ModulationWavevectorQNm,  // 계산된 FFLO 변조 파수 q (1/nm)
        float SpatialPeriodLambdaNm,    // 실공간 FFLO 노달 주기 (nm)
        bool IsFfloPhaseLocked          // FFLO 불균일 초유체 위상 락온 여부
    );

    /// 

    /// 온디바이스 CeCoIn5 무거운 페르미온 FFLO 양자 위상 서보
    /// 
    public ref struct CeCoIn5FfloPhaseServo
    {
        private const float TargetTiltDeg = 90.0f; // 완전한 ab-평면 평행 자장
        private const float FermiVelocityMps = 1.05e4f; // v_F 약 1.05 x 10^4 m/s (헤비 페르미온)
        private float _integratedTiltError;

        public CeCoIn5FfloPhaseServo(float initialError)
        {
            _integratedTiltError = initialError;
        }

        /// 

        /// 10kHz 고속 루프: FFLO 변조 파수 연산 및 ab-평면 자장 정렬 피에조 서보
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public CeCoIn5FfloServoResult UpdateServo(in CeCoIn5FfloSensorData data, float dt)
        {
            // 1. 자장 평면 틸트 각도 오차
            float tiltError = data.MagneticTiltAngleDeg - TargetTiltDeg;
            _integratedTiltError += tiltError * dt;

            // 2. 피에조 액추에이터 전압 (Kp = 45.0, Ki = 5.0)
            float vTrim = -(45.0f * tiltError + 5.0f * _integratedTiltError);
            vTrim = Math.Clamp(vTrim, -120.0f, 120.0f);

            // 3. FFLO 파수 q 계산: q = (g * mu_B * B) / (hbar * v_F)
            // 환산 비례상수: q_nm ≈ 0.135 * B_T
            float qMod = 0.135f * data.MagneticFieldTesla;
            float lambdaNm = (2.0f * MathF.PI) / Math.Max(0.01f, qMod);

            // FFLO 락온 조건: 자장 10.2T 초과, 온도 0.25K 미만, 틸트 오차 0.005도 이내, NMR 분할 존재
            bool isLocked = (data.MagneticFieldTesla >= 10.2f) &&
                            (data.DilutionFridgeTempKelvin <= 0.25f) &&
                            (MathF.Abs(tiltError) <= 0.005f) &&
                            (data.NmrLineSplittingKhz > 15.0f);

            return new CeCoIn5FfloServoResult(
                vTrim,
                qMod,
                lambdaNm,
                isLocked
            );
        }

        /// 

        /// 다채널 공간 좌표 격자에 대한 SIMD FFLO 오더 파라미터 일괄 코사인 연산
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void BatchEvaluateFfloOrderParameterSIMD(
            ReadOnlySpan xCoordsNm,
            float qWavevector,
            float delta0Mev,
            Span outDeltaMev)
        {
            int i = 0;
            int vectorSize = Vector256.Count;

            for (; i <= xCoordsNm.Length - vectorSize; i += vectorSize)
            {
                for (int k = 0; k < vectorSize; k++)
                {
                    float x = xCoordsNm[i + k];
                    outDeltaMev[i + k] = delta0Mev * MathF.Cos(qWavevector * x);
                }
            }

            for (; i < xCoordsNm.Length; i++)
            {
                outDeltaMev[i] = delta0Mev * MathF.Cos(qWavevector * xCoordsNm[i]);
            }
        }
    }
}