JPH01201973A - Magnetic flux quantum logic element and asynchronous counter - Google Patents

Magnetic flux quantum logic element and asynchronous counter

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JPH01201973A
JPH01201973A JP63025791A JP2579188A JPH01201973A JP H01201973 A JPH01201973 A JP H01201973A JP 63025791 A JP63025791 A JP 63025791A JP 2579188 A JP2579188 A JP 2579188A JP H01201973 A JPH01201973 A JP H01201973A
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JP
Japan
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josephson
line
magnetic flux
flux quantum
input end
Prior art date
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Pending
Application number
JP63025791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimihisa Aihara
公久 相原
Kazunori Miyahara
一紀 宮原
Koji Takaragawa
宝川 幸司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジョセフソン線路中の磁束量子(ジョセフソ
ンホルテソクスと呼ばれる)の伝搬を他の磁束量子によ
り制御する磁束量子論理素子に関し、例えば高速論理回
路やメモリ等に利用される磁束量子論理素子に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a magnetic flux quantum logic device that controls the propagation of magnetic flux quanta (called Josephson hortesox) in a Josephson line by other magnetic flux quanta. It relates to magnetic flux quantum logic elements used in high-speed logic circuits, memories, etc.

〔従来の技術〕 従来、超伝導体でTフリップフロップを構成するには、
第11図に示すように、磁気結合型ジョセフソン接合4
つを用いて構成されるTDフリ。
[Prior art] Conventionally, to construct a T flip-flop using a superconductor,
As shown in FIG. 11, magnetically coupled Josephson junction 4
TD-furi is constructed using two.

プフロソプ(特願昭57−174926号参照)A1の
次段にコンブリメンタル出ツノを出ず回路A2を接続し
、さらにQ信号の出力される端子1゛3を端子T2に接
続したような構成とする必要があり、たいへん複雑な回
路構成を必要とし、その複雑な回路構成ゆえマージンが
狭く高速動作も実現できない状態にあった。なお第11
図において、Ti、T4は端子である。
Pflosop (see Japanese Patent Application No. 57-174926) has a configuration in which circuit A2 is connected to the next stage of A1 without a combinatorial output terminal, and terminals 1 and 3 from which the Q signal is output are connected to terminal T2. This requires a very complicated circuit configuration, and because of this complicated circuit configuration, the margin is narrow and high-speed operation cannot be achieved. Furthermore, the 11th
In the figure, Ti and T4 are terminals.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

従って、発明が解決しようとする課題は、従来技術に比
較してより簡単な回路構成でフリップフロップを構成す
ることである。これは、高速動作を実現するごとにもつ
なかろ。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to configure a flip-flop with a simpler circuit configuration than that of the prior art. This should be done every time high-speed operation is achieved.

〔課題を解決零るための手段〕[Means for solving problems]

このような課題を解決するために本発明は、超伏ノ、1
体からなる上部電極および下部電極の間に1〜ン不ルハ
1ノアか挟まれたジョセフソン接合で1方向のみに長い
構造をなし、一方の端を入力端とし他方の端を出力端と
ずろ第1〜第3のジョセフソン線路を備え、第1のジョ
セフソン線路の出力端と第2のンヨセフソン線路の入力
端との間および第1のジョセフソン線路の出力端と第3
のジョセフソン線路の入力端との間を上部電極および下
部電極ともにそれぞれ抵抗体で接続するか、あるいは上
部電極同士および下部電極同士の一方を抵抗体で接続し
他力を超伝導体で接続し、第2のジョセフソン線路の入
力端と第3のジョセフソン線路の入力端との間を上部電
極同士および下部電極同士ともにそれぞれ超伝導体で接
続し、第2のジョセフソン線路と第3のジョセフソン線
路と超伝導体とで構成される超伝導ループに磁束量子が
保持できるようにしたものである。
In order to solve such problems, the present invention has developed
A Josephson junction is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode consisting of a body, and has a long structure in only one direction, with one end being the input end and the other end being the output end. The first to third Josephson lines are provided, and between the output end of the first Josephson line and the input end of the second Josephson line, and between the output end of the first Josephson line and the third Josephson line.
Either connect both the upper and lower electrodes to the input end of the Josephson line with a resistor, or connect one of the upper electrodes and the lower electrodes with a resistor and connect the external force with a superconductor. , the input end of the second Josephson line and the input end of the third Josephson line are connected by superconductors for both the upper electrodes and the lower electrodes, respectively. This allows magnetic flux quanta to be held in a superconducting loop composed of a Josephson line and a superconductor.

〔作用〕[Effect]

本発明による磁束量子論理素子は、ジョセフソン線路中
を伝搬する磁束量子は一旦波形が崩れても伝搬中に自己
整形するという特徴を有しているため、多段接続して機
能回路を実現する際にも次段入力は常に一定に保たれ、
多段接続することによるマージンの低下を防止すること
ができる。
The magnetic flux quantum logic device according to the present invention has the characteristic that the magnetic flux quanta propagating in the Josephson line self-shapes during propagation even if the waveform once collapses. The next stage input is always kept constant,
It is possible to prevent a decrease in margin due to multi-stage connection.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を17面を用いて説明する。 Examples of the present invention will be described below using 17 screens.

本発明の実施例は、少なくとも第1から第3までのジョ
セフソン線路を用いて構成されている。まず、ここでは
、超伝導体からムる上部電極および下部′電極の間にト
ンネルバリアが挟まれた積層構造を基体として構成され
、このような積層構造が磁束量子の伝搬方向にジョセフ
ソン侵入距離λJの5倍程度以上の長さに構成されてい
る分布定数型線路を用いて説明する。
The embodiment of the present invention is constructed using at least first to third Josephson lines. First, here, the substrate is constructed with a laminated structure in which a tunnel barrier is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of a superconductor, and such a laminated structure has a Josephson penetration distance in the propagation direction of magnetic flux quanta. A description will be given using a distributed constant type line having a length of about five times λJ or more.

第1図に第1の実施例の説明図を示す。図中、1は第1
のジョセフソン線路、2は第2のジョセフソン線路、3
は第3のジョセフソン線路、4は抵抗体、5はインダク
タンス、6は超伝導体、7はトンネルバリア、T1は入
力端、T2.T3は出力端である。第1のジョセフソン
線路1の出力端と第2のジョセフソン線路2の入力端お
よび第1のジョセフソン線路1の出力端と第3のジョセ
フソン線路3の入力端との間は、それぞれ独立に抵抗体
4により接続されている。また、第2のジョセフソン線
路2の入力端と第3のジョセフソン線路3の入力端との
間はインダクタンス5で接続されているので、第2のジ
ョセフソン線路2の接合−インタフタンス5−第3のジ
ョセフソン線路3の接合−グランドプレーンの経路から
なる超伝導ループが形成されている。ここで、この超伝
導ループの大きさLI積(L:超伝導ループを構成する
インダクタンスの値、■=超伝導ループ中に含まれるジ
ョセフソン接合の臨界電流値)が第2図の斜線の部分S
aの条件を満たすように設定する。領域Saの条件にお
いては、ジョセフソン線路2に侵入した磁束量子が超伝
導ループ中に停止保持される。領域sbにおいては磁束
量子は停止しない。
FIG. 1 shows an explanatory diagram of the first embodiment. In the figure, 1 is the first
Josephson line, 2 is the second Josephson line, 3
is the third Josephson line, 4 is a resistor, 5 is an inductance, 6 is a superconductor, 7 is a tunnel barrier, T1 is an input end, T2 . T3 is an output end. The output end of the first Josephson line 1 and the input end of the second Josephson line 2 and the output end of the first Josephson line 1 and the input end of the third Josephson line 3 are independent from each other. is connected to by a resistor 4. Furthermore, since the input end of the second Josephson line 2 and the input end of the third Josephson line 3 are connected through the inductance 5, the junction of the second Josephson line 2 - the interface 5 - A superconducting loop consisting of a path between the junction of the third Josephson line 3 and the ground plane is formed. Here, the size LI product of this superconducting loop (L: value of inductance composing the superconducting loop, ■ = critical current value of the Josephson junction included in the superconducting loop) is the shaded area in Figure 2. S
Set so that condition a is satisfied. Under the conditions of the region Sa, magnetic flux quanta that have entered the Josephson line 2 are stopped and held in the superconducting loop. Magnetic flux quanta do not stop in region sb.

上記構造において、第2のジョセフソン線路2の入力端
にのみ補助バイアス電流1を供給し、第1のンヨセフソ
ン線路1中を伝搬してきた磁束量子は第2のジョセフソ
ン線路2には抵抗体4を通って伝搬するが、第3のジョ
セフソン線路3には伝搬しないように設定する。
In the above structure, the auxiliary bias current 1 is supplied only to the input end of the second Josephson line 2, and the magnetic flux quantum that has propagated through the first Josephson line 1 is transferred to the second Josephson line 2 through the resistor 4. The signal propagates through the third Josephson line 3, but is set so as not to propagate to the third Josephson line 3.

この状態において、第1のジョセフソン線路1から磁束
量子を伝搬さゼると、磁束量子は第2のジョセフソン線
路2に侵入し、磁束量子の一方の端が第2のジョセフソ
ン線路2の出力端T 2に伝搬すると共に他方の端は第
2のジョセフソン線路2と第3のジョセフソン線路3の
間に構成された超伝導ループ中に保持される。この時、
超伝導ループ中には磁束量子に伴う周回電流か第2のジ
ョセフソン線路2の入力端では下部電極から上部電極の
方向に、第3のジョセフソン線路3の入力端では一ヒ部
電極から下部電極の方向に流れる。このため、第2のジ
ョセフソン線路2の入力端においては補助バイアス電流
1と磁束量子に伴う周回電流とがキャンセルしあい、第
3のジョセフソン線路3の入力端においては補助バイア
ス電流1が供給されたのと同じ効果となる。この状態で
次の磁束量子を第1のジョセフソン線路1から伝搬させ
ると、磁束量子はジョセフソン線路3に侵入し、ジョセ
フソン線路3の出力Oi#iに伝搬すると共に、超伝導
ループ中で保持されていた磁束量子との間で対消滅が起
こり、初期状態へ戻る。
In this state, when a magnetic flux quantum is propagated from the first Josephson line 1, the magnetic flux quantum enters the second Josephson line 2, and one end of the magnetic flux quantum is transferred to the second Josephson line 2. It propagates to the output end T2, and the other end is held in a superconducting loop constructed between the second Josephson line 2 and the third Josephson line 3. At this time,
During the superconducting loop, a circulating current associated with magnetic flux quanta flows from the lower electrode to the upper electrode at the input end of the second Josephson line 2, and from a portion of the electrode to the lower electrode at the input end of the third Josephson line 3. Flows in the direction of the electrode. Therefore, at the input end of the second Josephson line 2, the auxiliary bias current 1 and the circulating current associated with the magnetic flux quantum cancel each other out, and at the input end of the third Josephson line 3, the auxiliary bias current 1 is supplied. It has the same effect as . In this state, when the next magnetic flux quantum is propagated from the first Josephson line 1, the magnetic flux quantum enters the Josephson line 3, propagates to the output Oi#i of the Josephson line 3, and at the same time, inside the superconducting loop. An annihilation occurs with the retained magnetic flux quantum, returning to the initial state.

したがって、第1のジョセフソン線路1から伝搬した磁
束量子は第2のジョセフソン線路2の出力端T2と第3
のジョセフソン線路3の出力端T3とに交互に伝搬する
ことになり、Tフリップフロップか実現できる。
Therefore, the magnetic flux quantum propagated from the first Josephson line 1 is transmitted to the output end T2 of the second Josephson line 2 and the third
The signal is alternately propagated to the output end T3 of the Josephson line 3, and a T flip-flop can be realized.

本構造における一ヒ述の分周期動作を確認するため回路
解析プロクラムを用いてシミュレーションを行なった。
In order to confirm the above-mentioned cycle-dividing operation in this structure, a simulation was performed using a circuit analysis program.

第3ばに、第1の線路1と第2の線路2および第3の線
路3とを接続する抵抗体4の値Rcpおよび第2の線路
2と第3の線路3とを接続し磁束量子停止部を構成する
インダクタンスの(直しCPをパラメータとして、動作
マージンを調べた結果を示す。○は分周期動作力蝙育認
される動作領域S1を示し、・は線路2と線路3の両方
の線路に伝搬してしまう動作領域S2、△は線路2と線
路3のどちらの線路にも伝搬しない動作領域S3、×ば
磁束量子停止部に磁束量子が保持されていても線路3に
磁束量子が伝搬しない動作領域S4を示す。この結果か
ら、接続抵抗RCPに関しては±30%、接続インダク
タンスし。、に関しても±30%程度の動作マージンが
あることがわかる。
Third, the value Rcp of the resistor 4 that connects the first line 1, the second line 2, and the third line 3, and the magnetic flux quantum that connects the second line 2 and the third line 3 are determined. The results of examining the operating margin using the inductance (correction CP) that constitutes the stop section as a parameter are shown. Operating region S2 in which the flux propagates to the line, △ indicates operating region S3 in which the flux does not propagate to either line 2 or line 3, × indicates that the magnetic flux quantum is retained in the magnetic flux quantum stop part, but the magnetic flux quantum is not propagated in the line 3. An operating region S4 in which no propagation occurs is shown.From this result, it can be seen that there is an operating margin of about ±30% for the connection resistance RCP and about ±30% for the connection inductance .

なお、第3図においては、線路のバイアス条件IB/ 
I J−0,4、補助バイアス電流1++’−0,45
mAである。
In addition, in FIG. 3, the line bias condition IB/
I J-0,4, auxiliary bias current 1++'-0,45
It is mA.

以上の実施例におけるジョセフソン線路には、上述の分
布定数型ジョセフソン線路と同様に集中定数型ジョセフ
ソン線路も適用することができる。
A lumped constant type Josephson line can also be applied to the Josephson line in the above embodiments, as well as the above-mentioned distributed constant type Josephson line.

ここで、集中定数型ジョセフソン線路とは、分布定数型
ジョセフソン線路と同様の積層構造を第1の積層構造と
したとき、この第1の積層構造部の他に、超伝導体から
なる上部電極および下部電極の間にI−ン不ル′1E流
が流れ得ないような膜厚の絶縁層が挟まれた第2の積層
構造部を有している。
Here, a lumped parameter Josephson line is defined as a first layered structure having a layered structure similar to a distributed type Josephson line, and in addition to this first layered structure, an upper layer made of a superconductor. A second laminated structure portion is provided between the electrode and the lower electrode, in which an insulating layer having a thickness such that the I-N-F'1E current cannot flow is sandwiched between the electrode and the lower electrode.

そして、このような第1の積層構造部および第2の積層
構造部が交互に連結され、第1の積層構造部の長さをジ
ョセフソン侵入距離λ」よりも小さく形成したものであ
る。
The first laminated structure portion and the second laminated structure portion are alternately connected, and the length of the first laminated structure portion is formed to be smaller than the Josephson penetration distance λ.

第4図は本発明の第2の実施例を示す説明図であり、第
1図と比較して、抵抗体4aが付加されており、この抵
抗体4aによりジョセフソン線路lとジョセフソン線路
2およびジョセフソン線路1とジョセフソン線路3か下
部電極同士で接続されている。この実施例も、第1の実
施例と同様の動作を行なう。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention, and compared to FIG. 1, a resistor 4a is added, and this resistor 4a causes the Josephson line l and the Josephson line 2 And the Josephson line 1 and the Josephson line 3 are connected to each other by the lower electrodes. This embodiment also operates in the same way as the first embodiment.

第5図は本発明の第3の実施例を示す説明図であり、第
1図と比較して、インダクタンス4bが付加されており
、このインダクタンス4bによりジョセフソン線路1と
ジョセフソン線路2およびジョセフソン線路1とジョセ
フソン線路3が下部電極同士で接続されている。この実
施例も、第1の実施例と同様の動作を行なう。なお、第
3の実施例においては、上部電極同士を抵抗体4で接続
し、下部電極同士をインダクタンス4bで接続している
が、逆に、下部電極同士を抵抗体4で接続し、上部電極
同士をインダクタンス4bで接続しても同様の動作を行
なうものである。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a third embodiment of the present invention. Compared to FIG. A Son line 1 and a Josephson line 3 are connected to each other through their lower electrodes. This embodiment also operates in the same way as the first embodiment. In the third embodiment, the upper electrodes are connected to each other by the resistor 4, and the lower electrodes are connected to each other by the inductance 4b, but conversely, the lower electrodes are connected to each other by the resistor 4, and the upper electrodes are connected to each other by the inductance 4b. The same operation can be performed even if they are connected together through an inductance 4b.

第6図は本発明の第4の実施例を示す説明図であり、第
1図と比較して、ジョセフソン線路が4個のジョセフソ
ン接合1a〜1d、2a〜2d。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and compared to FIG. 1, Josephson junctions 1a to 1d and 2a to 2d have four Josephson lines.

3a〜3dから構成されている点か異なる。各ジョセフ
ソン接合はインタフタンス8により」一部電極同士およ
び下部電極同士を接続されている。この実施例も、第1
の実施例と同様の動作を行なう。
The difference is that it is composed of 3a to 3d. In each Josephson junction, part of the electrodes and the lower electrodes are connected to each other by an interface 8. This example also applies to the first
The same operation as in the embodiment is performed.

第7図(a)、 tb+に本発明の第5の実施例を示す
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. 7(a), tb+.

第7図(a)において、11は第1のジョセフソン線路
、12は第2のジョセフソン線路、13は第3のジョセ
フソン線路、14は第4のジョセフソン線路、15は抵
抗体、16はインタフタンス、T11、T13は入力端
、T12.’r14は出力端である。第1のジョセフソ
ン線路11の出力端と第2のジョセフソン線路12の入
力端および第3のジョセフソン線路13の出力端と第4
のジョセフソン線路14の入力※:1.;とはそれぞれ
独立に抵抗体15て接続されている。また、第2のジョ
セフソン線路12の入力公11と第4のジョセフソン線
路14の入力端とはインタフタンス16で接続されてい
るので、第2のジョセフソン線路12の接合−インダク
タンス16−第4のジョセフソン線路14の接合−ブラ
ントプレーンの経路からなる超伝導ループ(磁束量子停
止部)が形成され、磁束母子を保持てきるようになって
いる。
In FIG. 7(a), 11 is a first Josephson line, 12 is a second Josephson line, 13 is a third Josephson line, 14 is a fourth Josephson line, 15 is a resistor, and 16 is a third Josephson line. is an interface, T11, T13 are input terminals, T12 . 'r14 is an output terminal. The output end of the first Josephson line 11, the input end of the second Josephson line 12, the output end of the third Josephson line 13, and the fourth
Input of Josephson line 14*:1. ; are each independently connected to a resistor 15. In addition, since the input common 11 of the second Josephson line 12 and the input end of the fourth Josephson line 14 are connected by the interface 16, the junction of the second Josephson line 12 - the inductance 16 - the input end of the fourth Josephson line 14 A superconducting loop (magnetic flux quantum stop portion) consisting of the Junction-Blunt plane path of the Josephson line 14 of No. 4 is formed to hold the magnetic flux parent and child.

第5の実施例の構造では、磁束量子停止部は3つの状態
を取り得る。17は磁束量子が保持されていない状態、
18は停止磁束量子に伴う周回電流が線路12の上部電
極から線路13の上部電極へ流れるように磁束量子が保
持されている状態、19は周回電流が線路13の上部電
極から線路12の上部電極へ流れるように磁束量子が保
持されている状態であり、その状態変化は第7図(b)
に示すようになる。図中、(端子Tllへの入力、端子
]゛13への入力)は変化を起こさせる入力、[端子ゴ
12の出力、端子1゛14の出力]はその時の出力を示
す。
In the structure of the fifth embodiment, the magnetic flux quantum stop can assume three states. 17 is a state where magnetic flux quanta are not retained,
18 is a state in which the magnetic flux quantum is held such that the circulating current associated with the stopped magnetic flux quantum flows from the upper electrode of the line 12 to the upper electrode of the line 13; 19 is a state in which the circulating current is maintained from the upper electrode of the line 13 to the upper electrode of the line 12; This is a state in which magnetic flux quanta are held so that they flow to
It becomes as shown in . In the figure, (input to terminal Tll, input to terminal 13) indicates the input that causes a change, and [output of terminal 12, output of terminal 1 14] indicates the output at that time.

第6の実施例を第8図を用いて説明する。第6図におい
て、21は第1のジョセフソン線路、22は第2のジョ
セフソン線路、23は第3のジョセフソン線路、24は
抵抗体、25はジョセフソン接合直列接続体を構成する
ジョセフソン接合、T21は入力端、T22およびT2
3は出力端である。第6の実施例は、第1の実施例の磁
束量子論理素子において線路2の入力端の上部電極と線
路3の入力端の上部電極とを超伝導体(インダクタンス
)で接続することによりインダクタンスループを構成す
る代わりに、直列にジョセフソン接合25を複数個接続
し、接合の持つカイナテノクインダクタンスによりイン
ダクタンスループを構成したものである。
A sixth embodiment will be described using FIG. 8. In FIG. 6, 21 is a first Josephson line, 22 is a second Josephson line, 23 is a third Josephson line, 24 is a resistor, and 25 is a Josephson line forming a series connection of Josephson junctions. junction, T21 is the input end, T22 and T2
3 is the output end. The sixth embodiment creates an inductance loop by connecting the upper electrode at the input end of the line 2 and the upper electrode at the input end of the line 3 with a superconductor (inductance) in the magnetic flux quantum logic element of the first embodiment. Instead, a plurality of Josephson junctions 25 are connected in series, and an inductance loop is constructed by the inductance of the junctions.

第7の実施例を第9図を用いて説明する。第9図におい
て、31は第1のジョセフソン線路、32は第2のジョ
セフソン線路、33は第3のジョセフソン線路、34は
抵抗体、35はジョセフソン接合直列接続体を構成する
ジョセフソン接合、Llはリセット入力信号aの信号線
、36は磁気結合している部分、T21は入力端、T2
2およびT23は出力端である。第7の実施例は、第6
の実施例の磁束量子論理素子において線路22と線路2
3とを接続するジョセフソン接合の1つに信号線L1を
磁気的に結合させたものである。この信号線L1に入力
を加えることによりインダクタンスループ(磁束量子停
止部)中のジョセフソン接合を電圧転移させ、インダク
タンスループ中に保持されていた磁束量子を放出させる
ことができる。つまり、信号線L1は磁束量子停止部を
リセフトする働きを持つ。
A seventh embodiment will be explained using FIG. 9. In FIG. 9, 31 is a first Josephson line, 32 is a second Josephson line, 33 is a third Josephson line, 34 is a resistor, and 35 is a Josephson line forming a series connection of Josephson junctions. junction, Ll is the signal line for reset input signal a, 36 is the magnetically coupled part, T21 is the input end, T2
2 and T23 are output ends. The seventh embodiment is the sixth embodiment.
In the magnetic flux quantum logic device of the embodiment, line 22 and line 2
The signal line L1 is magnetically coupled to one of the Josephson junctions connecting the signal line L1 and the signal line L1. By applying an input to this signal line L1, the Josephson junction in the inductance loop (magnetic flux quantum stopping section) can undergo a voltage transition, and the magnetic flux quantum held in the inductance loop can be released. In other words, the signal line L1 has the function of resetting the magnetic flux quantum stop section.

第8の実施例を第10図を用いて説明する。第10図に
おいて、M1〜Mnは第1の実施例の磁束量子論理素子
である。このように、第8の実施例は、第1の実施例の
磁束量子論理素子をn個用い、1番目のβ磁束量子論理
素子の2個の出力端のいずれかと1 + 1番目の磁束
量子論理素子の入力端とを接続するという形態でn段接
続したものである。この実施例の構造においては、n段
目の出力端′I゛0には磁束量子論理素子M1の入力端
TIに入る信号の1/2’の信号が取り出される非同(
す1カウンタが実現される。
The eighth embodiment will be explained using FIG. 10. In FIG. 10, M1 to Mn are magnetic flux quantum logic elements of the first embodiment. In this way, the eighth embodiment uses n magnetic flux quantum logic elements of the first embodiment, and connects one of the two output terminals of the first β flux quantum logic element to the 1 + 1st magnetic flux quantum logic element. It is connected in n stages by connecting the input terminals of the logic elements. In the structure of this embodiment, an asymmetric (
1 counter is realized.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明による磁束量子論理素子およ
び非同期カウンタは、ジョセフソン線路の抵抗結合分岐
の分岐部にインダクタンスループを形成できるようにし
たことにより、極めて簡単な構造でフリップフロップお
よび非同期カウンタを形成することかでき、かつ磁束量
子特有の自己整形作用を利用することにより、多段接続
によるマージンの低下を防止できるという大きな利点が
ある。
As explained above, the magnetic flux quantum logic element and asynchronous counter according to the present invention are capable of forming a flip-flop and an asynchronous counter with an extremely simple structure by forming an inductance loop at the branch of the resistance-coupled branch of the Josephson line. By utilizing the self-shaping effect unique to magnetic flux quanta, there is a great advantage that reduction in margin due to multi-stage connections can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例を説明するための説明図
、第2図はインダクタンスループ部におけるLl積と磁
束量子の挙Z)Jとの関係を示した説明図、第3図は第
1の実施例の動作モートを説明する説明図、第4図〜第
10図は第2〜第8の実施例を説明するための説明図、
第11図は従来の磁束量子論理素子を説明するための回
路図である。 1・第1のジョセフソン線路、2・・・第2のジョセフ
ソン線路、3・・第3のジョセフソン線路、4・・・抵
抗体、5・・インダクタンス、6・・・超伝導体、7・
・・トンネルバリア、T1・・・入力端、T2.T3・
・・出力端。
Fig. 1 is an explanatory diagram for explaining the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the Ll product and the flux quantum behavior Z) J in the inductance loop section, and Fig. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation mode of the first embodiment, FIGS. 4 to 10 are explanatory diagrams for explaining the second to eighth embodiments,
FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a conventional magnetic flux quantum logic element. 1. First Josephson line, 2... Second Josephson line, 3... Third Josephson line, 4... Resistor, 5... Inductance, 6... Superconductor, 7.
...Tunnel barrier, T1...Input end, T2. T3・
...Output end.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超伝導体からなる上部電極および下部電極の間に
トンネルバリアが挟まれたジョセフソン接合て1方向の
みに長い構造をなし、一方の端を入力端とし他方の端を
出力端とする第1〜第3のジョセフソン線路を備え、第
1のジョセフソン線路の出力端と第2のジョセフソン線
路の入力端との間および第1のジョセフソン線路の出力
端と第3のジョセフソン線路の入力端との間を上部電極
および下部電極ともにそれぞれ抵抗体で接続するか、あ
るいは上部電極同士および下部電極同士の一方を抵抗体
で接続し他方を超伝導体で接続し、第2のジョセフソン
線路の入力端と第3のジョセフソン線路の入力端との間
を上部電極同士および下部電極同士ともにそれぞれ超伝
導体で接続し、第2のジョセフソン線路と第3のジョセ
フソン線路と超伝導体とで構成される超伝導ループに磁
束量子が保持できるようにしたことを特徴とする磁束量
子論理素子。
(1) A Josephson junction in which a tunnel barrier is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of a superconductor has a long structure in only one direction, with one end serving as an input end and the other end serving as an output end. The first to third Josephson lines are provided, and between the output end of the first Josephson line and the input end of the second Josephson line, and between the output end of the first Josephson line and the third Josephson line. Either the upper electrode and the lower electrode are connected to the input end of the line with a resistor, or one of the upper electrodes and the lower electrode is connected with a resistor, the other is connected with a superconductor, and the second The input end of the Josephson line and the input end of the third Josephson line are connected by a superconductor between the upper electrodes and between the lower electrodes, and the second Josephson line and the third Josephson line are connected. A magnetic flux quantum logic element characterized in that magnetic flux quanta can be held in a superconducting loop composed of a superconductor.
(2)請求項1記載の磁束量子素子において、超伝導体
からなる上部電極および下部電極の間にトンネルバリア
が挟まれたジョセフソン接合で1方向のみに長い構造を
なし、一方の端を入力端とし他方の端を出力端とするジ
ョセフソン線路に代えて、超伝導体からなる上部電極お
よび下部電極の間にトンネルバリアが挾まれたジョセフ
ソン接合の複数個をインダクタンスによる上部電極同士
の接続および下部電極同士の接続により1方向のみに接
続し、一方の端を入力端とし他方の端を出力端とするジ
ョセフソン線路を備えたことを特徴とする磁束量子論理
素子。
(2) The magnetic flux quantum device according to claim 1, which is a Josephson junction in which a tunnel barrier is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of a superconductor, and has a long structure in only one direction, and has an input terminal at one end. Instead of a Josephson line with one end as an output end and the other end as an output end, multiple Josephson junctions with a tunnel barrier sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of a superconductor are used to connect the upper electrodes using inductance. and a magnetic flux quantum logic element comprising a Josephson line which is connected in only one direction by connecting the lower electrodes to each other, and has one end as an input end and the other end as an output end.
(3)請求項1記載の磁束量子素子において、第2のジ
ョセフソン線路の入力端と第3のジョセフソン線路の入
力端とを上部電極同士超伝導体で接続する代わりに、複
数のジョセフソン接合を直列に接続したジョセフソン接
合直列接続体により前記両入力端を接続することを特徴
とする磁束量子論理素子。
(3) In the magnetic flux quantum device according to claim 1, instead of connecting the input end of the second Josephson line and the input end of the third Josephson line with each other by a superconductor, a plurality of Josephson A magnetic flux quantum logic element, characterized in that both input terminals are connected by a series-connected Josephson junction in which junctions are connected in series.
(4)ジョセフソン接合直列接続体の複数のジョセフソ
ン接合の少なくとも1つの接合に信号線を磁気的に結合
させたことを特徴とする請求項1記載の磁束量子論理素
子。
(4) The magnetic flux quantum logic device according to claim 1, characterized in that a signal line is magnetically coupled to at least one junction of the plurality of Josephson junctions of the series connection body of Josephson junctions.
(5)請求項1記載の磁束量子論理素子をN個用い、成
る段の磁束量子論理素子の第1または第2の出力端と次
段の磁束量子論理素子の入力端とを接続することにより
N段接続したことを特徴とする非同期カウンタ。
(5) By using N magnetic flux quantum logic elements according to claim 1 and connecting the first or second output end of the magnetic flux quantum logic element in one stage to the input end of the next stage magnetic flux quantum logic element. An asynchronous counter characterized by N stages connected.
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