Гетерогенна система на кристалі з нейромережевим керуванням для стабілізації станів кубіта в умовах квантового шуму
Вантажиться...
Дата
2026
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Обсяг і структура роботи. Пояснювальна записка до магістерської дисертації містить 122 сторінок тексту, 10 рисунків, 2 таблиці та 52 найменування використаних джерел.
Об’єкт дослідження – процес стабілізації квантових станів та компенсації квантової декогеренції. Предмет дослідження – апаратно-програмні засоби та нейромережеві алгоритми Edge AI для предиктивного керування надпровідними кубітами на базі гетерогенної архітектури мікроконтролерів. Мета роботи – підвищення часу когерентності та стабільності надпровідних кубітів шляхом розробки автономної високошвидкісної системи предиктивного керування, що функціонує в жорсткому реальному часі за рахунок впровадження концепції TinyML на багатоядерному мікроконтролері. Методи дослідження. У роботі використано методи квантової механіки та формалізм вектора Блоха для створення математичної моделі цифрового двійника кубіта; методи цифрової обробки сигналів та фільтрації для генерації стохастичного флікер-шуму на базі апаратного модуля TRNG; методи машинного навчання, афінного симетричного квантування та концепцію TinyML для розробки, стиснення та розгортання багатошарового персептрона на мікроконтролері.
Наукова новизна. Набуло подальшого розвитку застосування парадигми Edge AI для задач стабілізації квантових станів. Доведено можливість ефективного субмікросекундного прогнозування стохастичного шуму Паулі за рахунок розподілу обчислень на гетерогенній архітектурі та застосування апаратних DSP-інструкцій SMLAD. Практичне значення. Розроблено та оптимізовано готовий програмно-апаратний комплекс на базі системи на кристалі PSoC 63, який забезпечує наскрізну латентність контуру керування на рівні 4.5 мікросекунди при використанні менше 20% апаратних ресурсів пам'яті. Розроблена система може бути використана як базовий рівень керування в мікроелектронній інфраструктурі сучасних квантових процесорів.
Опис
Ключові слова
квантовий комп'ютер, надпровідний кубіт, декогеренція, edge AI, tinyml, PSOC 6, штучна нейронна мережа, предиктивне керування, флікер-шум, quantum computer, superconducting qubit, decoherence, artificial neural network, predictive control, flicker noise
Бібліографічний опис
Ступаченко, О. С. Гетерогенна система на кристалі з нейромережевим керуванням для стабілізації станів кубіта в умовах квантового шуму : магістерська дис. : 176 Мікро- та наносистемна техніка / Ступаченко Олександра Сергіївна. – Київ, 2026. – 122 с.