Diegimo ir kalibravimo rekomendacijos

1 Aparaturos apzvalga

SpinQ Gemini yra 2 kubitu branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) kvantinis kompiuteris, skirtas edukaciniams tikslams. Sistema naudoja nuolatini magneta ir radijo daznio (RF) rites kvantinems operacijoms atlikti kambario temperaturoje.

Magneto modulis

Nuolatinis magnetas sukuria statini magnetini lauka B_0 ~ 1 T. Laukas nustato Larmor daznio baze abiems branduoliu tipams. Jautrus temperaturos pokyciams.

RF modulis

Radijo daznio rites generuoja kintamaji elektromagnetini lauka B_rf, kuris valdo branduoliu sukiniu busenas per Rabi osciliacijas.

Meginio modulis

Meginys — specialiai paruostas skystis su dvieju tipu branduoliais (¹H ir ¹⁹F arba ³¹P), tarnaujanciais kaip 2 kubitai.

Elektronikos modulis

RF signalu generatorius, imtuvas, ADC/DAC, skaitmeninis signalu apdorojimas ir USB sasaja su kompiuteriu.

~1 T

Magnetinis laukas B_0

2

Kubitu skaicius

~42 MHz

¹H Larmor daznis

40 us

90 laip. impulsas

~6.25 kHz

Rabi daznis

USB 2.0

Sasajos tipas

2 Aplinkos reikalavimai

SpinQ Gemini nuolatinis magnetas keicia lauko stipruma priklausomai nuo temperaturos (neodimio magnetams: ~-0.12%/laipsnis C). Isores magnetiniai trukdziai gali ismusi rezonansini dazni. Sios rekomendacijos uztikrina stabilu veikima.

Kritiski aplinkos apribojimai

Aparatas turi buti > 1.5 m nuo plieniniu konstrukciju, elektros varikliu, transformatoriu ar stipriu magnetiniu lauku saltiniu
Jokiu feromagnetiniu objektu (geleziniai irankiai, plieniniu komponentu) arciau nei 30 cm nuo magneto modulio
Vengti staigiu temperaturos pokyciu — stabili temperatura 20-25 laipsniu C diapazone
Sistema nejudinama veikimo metu — vibracija gali pakenkti magnetini lauka

Parametras	Rekomenduojama	Tolerancija
Kambario temperatura	22 laipsniai C	+-3 laipsniai C, vengti svyravimu
Santykine dregme	40-60%	Ne daugiau nei 80%
Vibraciju lygis	Minimalus	Vengti intensyvaus judejimo zonose
Isores magnetiniai laukai	< 0.5 mT	Vengti feromagnetiniu objektu
Atstumas nuo sienu	≥ 30 cm	Uztikrinti oro cirkuliacija
Maitinimo itampa	220 V AC, 50 Hz	Rekomenduojamas UPS/stabilizatorius

Patarimas: ideali vieta

Mediniai stalai — pirmenybe pries metalinius (maziau magnetiniu trukdziu)
Uzdarykite langus ir duris temperaturos stabilumui
Atskira laboratorija be stipriu elektriniu irenginiu netoliese
Stabili isores temperatura = stabilus Larmor daznis

3 Fizinis diegimas

Ispakavimu ir vizualine patikra

Patikrinkite komplektacija: pagrindinis blokas, maitinimo saltinis, USB kabelis, programines irangos diskas arba atsisiuntimo instrukcija. Patikrinkite ar nera fiziniu pazeidiimu.

Vietos parinkimas ir stalo paruosimas

Stabilus, nemagnetinis (medinis/plastikinis) stalas. Lygus pavirssius, ne maziau 30 cm laisvos erdves aplink aparata.

Maitinimo prijungimas

Prijunkite maitinimo saltini. Rekomenduojama UPS arba itampos stabilizatorius apsaugai nuo svyravimu.

USB kabelio prijungimas

USB kabelis tarp aparato ir kompiuterio (rekomenduojama iki 1.5 m, ilgesni gali sukelti rysio problemu).

Magneto aplinkos patikra

Patikrinkite 30 cm spindulyje: jokiu geleziniai irviu, laikikliu, sagiu, atsuktuvuiu. Net mazi feromagnetiniai objektai iskraipo lauka.

4 Programines irangos diegimas

Reikalavimas	Minimumas	Rekomenduojama
Operacine sistema	Windows 10 (64-bit)	Windows 10/11 (64-bit)
RAM	4 GB	8 GB+
Disko vieta	500 MB	2 GB (su duomenimis)
USB	USB 2.0	USB 3.0
Python (SpinQit SDK)	3.8+	3.10+

SpinQ GUI diegimas

Atsisiuskite ir idiekite SpinQ Gemini programine iranga. Sekite diegimo vedlio instrukcijas. Po diegimo perkraukite kompiuteri.

USB tvarkykles patikra

Windows Device Manager: patikrinkite ar SpinQ Gemini atpazistamas kaip COM prievadas. Jei reikia — idiekite pateiktas tvarkykles.

SpinQit SDK (papildomai)

Jei naudosite programine sasaja: pip install spinqit. Tikrinimas: python -c "import spinqit; print(spinqit.__version__)"

5 Pirmasis ijungimas ir sildymasis

Pirmasis ijungimas reikalauja kantrybas — nuolatinis magnetas turi pasiekti termini pusiausvyra.

t = 0 min — Ijungimas

Ijunkite maitinima. Sistema pradeda veikti ir magnetas pradeda stabilizuotis.

t = 5 min — Pradine diagnostika

Savidiagnostika: RF modulis, atmintis, USB rysys. Pranesimas "System Ready" — aparatura veikia.

t = 15-30 min — Sildymasis

Magneto modulio temperatura stabilizuojasi. Rezonansinis daznis sis laikas kinta — tai normalu.

t = 30+ min — Pasiruosimas kalibravimui

Stebakite Larmor daznio reiksme. Kai pokytis < 10 Hz/min — galima pradeti kalibravima.

Svarbu

Nejudinkite aparato sildymosi metu
Po transportavimo sildymasis gali uztrukti iki 1 valandos
Jei sistema ilgai stovi stabilioje aplinkoje — pakartotinis kalibravimas greitesnis

6 Magnetinio lauko stabilizavimas

Nuolatinio magneto laukas B_0 lemia Larmor daznius. Nors magnetas nuolatinis, lauko stiprumas priklauso nuo temperaturos (neodimio: ~-0.12%/laipsnis C).

omega_0 = gamma * B_0 / (2*pi) Larmor daznis tiesiogiai proporcingas magnetiniam laukui

Busena	Daznio pokytis	Vertinimas
Stabilus	< 5 Hz/min	Galima kalibravimas ir eksperimentai
Beveik stabilus	5-20 Hz/min	Galima, bet gali reiketi pakartoti
Nestabilus	20-100 Hz/min	Per anksti — palaukite 15-30 min
Labai nestabilus	> 100 Hz/min	Tikrinkite aplinkos salygas

Lock funkcija

Kai daznis pakankamai stabilus, aktyvuokite "Lock" funkcija. Ji aktyviai seka ir kompensuoja nediidelius Larmor daznio pokycius. Lock yra privaloma pries pradedant bet kuri eksperimenta.

7 Rezonansinio daznio nustatymas

Tikslus Larmor daznio nustatymas — pirmas ir svarbiausias kalibravimo zingsnis. Kai RF impulso daznis atitinka rezonansini dazni, sukinys absorbuoja energija ir sukuria FID signala.

Pasirinkite kanala

Channel 1 (¹H vandenilis) arba Channel 2 (¹⁹F / ³¹P). Pradekite nuo vandenilio.

Nustatykite RF parametrus

Detuning: 0 Hz, amplitude: 100%, faze: 90 laipsniu, impulso plotis: 40 us, skenavimo plotis: 100 kHz.

Paleiskite daznio skanavima

Keiciamas daznis, stebimas FID. Kai RF = omega_0, FID amplitude maksimali.

FFT spektro analize

FID signalo FFT rodo smaile ties rezonansiniu dazniu. Uzfiksuokite tikslias omega_0 vertes abiems kanalams.

Lock aktyvavimas

Radus Larmor daznius, spauskite "Lock" — privalomas zingsnis pries eksperimentus.

Tikrinimo kriterijai

FID signalo SNR > 10
FFT piko plotis < 200 Hz (idealu: < 50 Hz)
Abieju kanalu omega_0 nustatyti su +-10 Hz tikslumu
Lock sekmingai uzfiksuoja daznius be drifto

8 Rabi daznio kalibravimas

Rabi daznis omega_1 nustato valdymo operacijos greiti. Kalibravimas atliekamas matuojant Rabi osciliacijas — periodiska populiacijos kitima tarp |0> ir |1>.

theta = 2*pi * omega_1 * t_pulse t_90 = 1/(4*omega_1) ~ 40 us, t_180 = 1/(2*omega_1) ~ 80 us

RF parametrai

Detuning: 0 Hz, amplitude: 100%, faze: 90 laipsniu.

Impulso plocio skenavimas

Nuo 0 iki 400 us — kiekviename zingsnyje fiksuojama FFT signalo amplitude M_x.

Kreives pritaikymas

"Fit Curve" pritaiko sinusoida. Is osciliacijos periodo T: t_90 = T/4, t_180 = T/2.

Pakartojimas antram kanalui

Ta pati procedura ¹⁹F / ³¹P kanalui. Rabi dazniai gali skirtis.

Kampas	Reiksme	Tipine trukme	Naudojimas
90 laipsniu	pi/2	~40 us	Superpozicija, Hadamard
180 laipsniu	pi	~80 us	NOT (X), sukinio aidas
270 laipsniu	3*pi/2	~120 us	Tikrinimui
360 laipsniu	2*pi	~160 us	Pilnas ciklas — grizimas atgal

9 Dekoherencijos parametrai

T1 — Isilgine relaksacija

Sukinys grizta i termines pusiausvyros busena. Matuojamas inversijos atkurimo metodu.

T2 — Skersine relaksacija

Tikrasis fazines koherencijos laikas. Matuojamas Hahn aido arba CPMG seka.

T2* — Efektyvusis defazavimas

Apima T2 + nehomogenini defazavima. Matuojamas is FID gesimo. Visada T2* < T2 < T1.

Parametras	Gera verte	Priimtina	Reikia tikrinti
T1 (¹H)	> 5 s	2-5 s	< 2 s
T2 (¹H)	> 1 s	0.3-1 s	< 0.3 s
T2*	> 50 ms	20-50 ms	< 20 ms
FID SNR	> 50	20-50	< 20

10 Sistemos tikrinimo kontrolinis sarasas

Naudokite pries kiekviena eksperimentu sesija. Spustelekite ant laukelio, kad pazymeetumete.

Pries kiekviena sesija

Aplinka: Nera feromagnetiniu objektu salia, temperatura stabili

Sildymasis: Aparatas veikia ≥ 30 min, magnetas stabilizavosi

USB rysys: Kompiuteris atpazista aparata, programa prijungta

Larmor daznis: Nustatyti omega_0 abiems kanalams

Lock: Daznio sekimas aktyvuotas ir stabilus

Rabi: Ismatuotas omega_1, nustatytos t_90 ir t_180 trukmes

FID: Aiskus signalas su pakankamu SNR

T2*: Nustatytas is FID gesimo

Periodiskai (kas savaite arba po perkrovimo)

T1: Inversijos atkurimo eksperimentas atliktas

T2: Hahn aido / CPMG eksperimentas atliktas

J saisa: Patikrinta is FFT spektro dvigubu piku

Bell testas: Sukurta Bell busena, tikimybes patikrintos

11 Nuotolines prieeigos saugumas

Kai SpinQ Gemini naudojama nuotoliniu budu (VPN, nuotolinis darbalauskis), butina uztikrinti tinklo sauguma. Gemini verta traktuoti kaip OT/ICS tipo turta — segmentuoti, brokerinti prieiga per bastiona ir zurnaluoti viska.

Kritiski saugumo reikalavimai

Jokiu tiesioginiu inbound jungciu is interneto i Gemini — tik per tarpine sistema (bastiona/VDI)
Draudziami "Any/Any" VPN profiliai ar globalus egress be FQDN/IP apribojimu
Administravimas tik su MFA ir sesijos irasymu
Failu perdavimas tik per audituojamus kanalus su checksum

Rekomenduojama topologija

Operatorius / SpinQ inzinierius | v VDI / Bastionas (MFA + sesijos irasymas) | v Vendor VPN / Reverse broker (outbound TLS) | v Gemini management VLAN (ugniasiene + syslog)

Minimalus leidimu sarasas

Srautas	Kryptis	Tikslas	Komentaras
HTTPS/TLS 443	Outbound is Gemini	SpinQ patvirtinti FQDN/IP	Tik butini galu taskai
NTP UDP 123	Outbound	Vidinis NTP saltinis	Stabiliam laiko zymejimui
SSH/RDP	Tik per bastiona	Mgmt VLAN	Time-boxed, po sesijos uzdaryti
Inbound is interneto	DRAUDZIAMA — visada blokuoti

Draudziama

Nuolatines inbound taisykles, administravimas be MFA, failu perdavimas be audit trail, USB be kontroles.

Rekomenduojama

Outbound 443 i patvirtintus FQDN/IP, prieiga per bastiona su MFA, just-in-time administravimas, atskiras mgmt VLAN.

Ka prasyti is SpinQ (rastu)

Privaloma informacija pries nuotoline sesija

Nuotolinio palaikymo checklist: FQDN/IP, portai, protokolai, VPN/broker tipas
TLS: naudojamas CA, sertifikatu grandine, fingerprint
Palaikomos OS ir klientai (ypac jei VDI/jump-host)
Darbo langas (data/laikas), atsakingi asmenys, eskalacijos tvarka

Change request sablonas

Request: SpinQ remote calibration window Asset: SpinQ Gemini Lab (CMDB-ID: ________) Network: Mgmt VLAN ________ / CIDR ________ Allowed: TCP 443 -> FQDN/IP: (SpinQ patvirtinti) Time sync: UDP 123 -> NTP: (vidinis) Admin access: per bastiona (MFA, irasymas), galioja iki: ________ Artifacts: bastiono irasymas, auth logai, syslog, netflow + hashai

12 Nuotolinio kalibravimo runbook

Kiekviena nuotoline sesija — kaip mini incident-response pratybos. Jei veliau kils klausimu "kas ka dare?" — atsakymas turi buti loguose ir irase.

Pries sesija

1. Gauti SpinQ patvirtinima (IP/FQDN, portai, TLS).
2. Paruosti time-boxed vartotojus (MFA, minimalios teises).
3. Connectivity test su srauto stebesena.
4. Patikrinti NTP sinchronizacija.

Sesijos metu

1. Session recording ijungtas (be isimciu).
2. Two-person rule (jusu atstovas stebi sesija).
3. Failu perdavimas tik audituojamais kanalais.
4. Zymeti svarbius momentus: kalibravimo start/stop.

Po sesijos (privaloma)

1. Uzdaryti laikinus portus/tunelius.
2. Isjungti laikinas paskyras.
3. Surinkti artefaktus (logai, irasymai, pcap).
4. Patikrinti SHA-256 hashus, prideti prie ticket.
5. Rotuoti raktus/tokenus.

Sanity check (per 72h)

1. Ar firewall loguose tik patvirtinti FQDN/IP?
2. Ar sertifikato grandine atitiko sutarta?
3. Ar buvo neautorizuotu failu perdavimu?
4. Ar kalibravimo logai turi aiskius timestamps?

Zurnalavimo reikalavimai

Privalomi artefaktai

Session recording (MP4/WebM) su metaduomenimis (kas/kada/ticket)
Bastiono auth logai (SSO/MFA) ir komandu audit logai
Gemini OS ir aplikaciju logai (pre/during/post)
Firewall/IDS/NetFlow ir (jei imanoma) pcap is mgmt VLAN
SHA-256 hashai: irasui, zurnalu archyvui, pcap failui

Operatoriaus vietoje instrukcijos

Ijunkite aparata ir palaukite 30 min

Magneto stabilizavimui. Neuzdekite nieko ant aparato ir nejudinkite.

Atidarykite SpinQ programa — "Equipment" skirtukas

Stebakite Larmor daznio reiksme. Kai nustoja greitai keistis — praneskite nuotoliniam tyrejui.

Nuotolinis tyrejas perima valdyma

Per nuotolini darbaluki atlieka daznio skanavima, Rabi kalibravima, Lock aktyvavima.

Operatorius tikrina fizine aplinka

Jei tyrejas pastebi nepriimtinus rezultatus — operatorius tikrina metalines daleles, temperatura, vibracija.

Patvirtinimas

Abu Larmor dazniai nustatyti, Lock aktyvuotas, FID pakankamas — sistema pasiruosusi.

13 Trikciu diagnostika

Nematomas FID signalas

Tikrinkite Larmor dazni — gali buti per didelis detuning nuo rezonanso
Padidinkite impulso ploti iki 40 us ir amplitude iki 100%
Tikrinkite meginio busena ir BMR rites veikima
Tikrinkite USB jungtis ir programine iranga

Larmor daznis nuolat kinta

Palaukite ilgiau (iki 1 val.) — magnetas dar nepasiekes pusiausvyros
Tikrinkite kambario temperaturos stabiluma
Pasalinkite feromagnetinius objektus is 30 cm zonos
Jei kartojasi — gali buti magneto defektas, kreipkites i gamintoja

Lock funkcija neveikia

Isitikinkite, kad Larmor dazniai nustatyti tiksliai (+-10 Hz)
FID signalas turi buti pakankamas (SNR > 10)
Bandykite isjungti Lock, palaukti 30 s, ijungti vel
Jei driftas > 100 Hz/min — Lock nekompensuos, pirma stabilizuokite aplinka

Rabi osciliacijos neaiskios

Tikrinkite ar impulso daznis tiksliai atitinka Larmor dazni (detuning = 0)
Padidinkite skenavimo tasku skaiciu (daugiau tasku = ainskesne kreive)
Tikrinkite meginio busena — senas/uzterstas meginys = blogesnis signalas
Sumazinkite amplitude iki 50% ir tikrinkite ar osciliacijos leteja

USB rysio problemos

Iskabinkite ir vel prijunkite USB kabeli
Tikrinkite Device Manager del COM prievado
Bandykite kita USB prievada arba kabeli (ne ilgesni nei 1.5 m)
Perkraukite SpinQ programa arba kompiuteri

Standartai ir nuorodos

Kontroles tikslai ir geroji praktika

NIST SP 800-82 (ICS Security) — segmentavimas ir nuotolines prieigos kontroles
CISA rekomendacijos del ICS remote access — bastionai, monitoringas, proceduros
Vidine ISMS/ISO 27001 politika: change management, logging, access control
Purdue modelis: zonos + kanalai, tarpines sistemos tarp lygiu

Visi eksperimentai

Turinys