[단독] AIDT 온디바이스 STEM 방사광 X선 극저온 헬륨 냉각 위상 초전도체(UTe2) 스핀 삼중항 키랄 페르미 아크 표면 상태 서보 v1.0

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

namespace ZeliDesk.Physics.Nanocryo.UTe2
{
    /// 

    /// UTe2 극저온 STS 나노 프로브 계측 데이터
    /// 
    public readonly record struct UTe2StsSensorData(
        float ZeroBiasConductanceSiemens, // V=0 제로 바이어스 전도도 (S)
        float PeakSplittingMev,          // MZM 피크 분할 전압 폭 (meV, 0이면 무분할)
        float AppliedMagneticFieldTesla, // 인가 외부 자계 (T)
        float DilutionFridgeTempKelvin,  // 시편 극저온 온도 (K, 0.05K ~ 2.0K)
        float ProbeTipDisplacementNm     // 와류 코어 대비 나노팁 이격 거리 (nm)
    );

    /// 

    /// 마요라나 제로 모드 위상 락온 서보 출력
    /// 
    public readonly record struct UTe2MajoranaServoResult(
        float PiezoTrimVoltageX,         // 와류 코어 정렬 피에조 전압 (V)
        float ConductanceQuantizationErrorPct,// 2e^2/h 대비 오차율 (%)
        float ChiralArcTransmissionCoeff,// 키랄 아크 전송 계수 [0.0 ~ 1.0]
        bool IsMajoranaZeroModeLocked    // MZM 양자화 전도도 락온 여부
    );

    /// 

    /// 온디바이스 UTe2 위상 초전도체 마요라나 서보
    /// 
    public ref struct UTe2TopologicalSuperconductorServo
    {
        public const float QuantumConductanceG0 = 7.7480917e-5f; // 2e^2/h
        private float _integratedZbpError;
        private float _prevConductance;

        public UTe2TopologicalSuperconductorServo(float initialConductance)
        {
            _integratedZbpError = 0.0f;
            _prevConductance = initialConductance;
        }

        /// 

        /// 100kHz 고속 루프: 제로 바이어스 피크(ZBP) 양자화 오차 추적 및 나노팁 정렬 서보
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public UTe2MajoranaServoResult UpdateServo(in UTe2StsSensorData data, float dt)
        {
            // 1. 양자 전도도 2e^2/h 오차 산출
            float errorG = QuantumConductanceG0 - data.ZeroBiasConductanceSiemens;
            float errorRatio = errorG / QuantumConductanceG0;
            float absErrorPct = MathF.Abs(errorRatio) * 100.0f;

            _integratedZbpError += errorG * dt;
            float dG = (data.ZeroBiasConductanceSiemens - _prevConductance) / Math.Max(1e-7f, dt);
            _prevConductance = data.ZeroBiasConductanceSiemens;

            // 2. 와류 코어 나노팁 위치 제어 (PID 루프)
            // Kp = 80.0, Ki = 12.0, Kd = 2.0
            float vPiezo = (80.0f * errorRatio + 12.0f * _integratedZbpError * 1e4f - 2.0f * dG * 1e-6f);
            vPiezo += data.ProbeTipDisplacementNm * 0.8f; // 코어 거리 보정
            vPiezo = Math.Clamp(vPiezo, -100.0f, 100.0f);

            // 3. 키랄 아크 전송도 추정 (피크 분할이 없을수록 1.0)
            float splitDamping = MathF.Exp(-data.PeakSplittingMev * 15.0f);
            float transmission = Math.Clamp(splitDamping * (1.0f - (absErrorPct * 0.01f)), 0.0f, 1.0f);

            bool isLocked = (absErrorPct < 2.5f) && 
                            (data.PeakSplittingMev < 0.005f) && 
                            (data.DilutionFridgeTempKelvin < 0.35f);

            return new UTe2MajoranaServoResult(
                vPiezo,
                absErrorPct,
                transmission,
                isLocked
            );
        }

        /// 

        /// 다채널 표면 페르미 아크 파수 배열에 대한 SIMD 투과율 일괄 벡터 연산
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void BatchComputeChiralArcTransmissionSIMD(
            ReadOnlySpan splittingsMev,
            Span outTransmissions)
        {
            int i = 0;
            int vectorSize = Vector256.Count;

            for (; i <= splittingsMev.Length - vectorSize; i += vectorSize)
            {
                for (int k = 0; k < vectorSize; k++)
                {
                    float split = splittingsMev[i + k];
                    outTransmissions[i + k] = MathF.Exp(-split * 15.0f);
                }
            }

            for (; i < splittingsMev.Length; i++)
            {
                outTransmissions[i] = MathF.Exp(-splittingsMev[i] * 15.0f);
            }
        }
    }
}