JPH0335758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本発明はジヨゼフソン効果を利用したジヨゼフ
ソン・メモリ・セルにおいて、超伝導メモリ・ル
ープ内に還電流に化体して記憶されている二値論
理情報を直流スキツド型センス・ゲートを介し読
出す際の読出し方法の改良に関する。 なお上記において“化体（かたい）”とは一般
に民法や債権法の議論上、法律用語として通常用
いられているように、“姿を変えてはいるが意味
内容は等価なこと”である。 すなわち、超伝導メモリ・ループ内に永久還電
流が流れているときはこれを論理値“１”の記憶
状態とし、逆に還電流が流れていないときにはこ
れを論理値“０”の記憶状態と定義するとか、同
様にセンス・ゲートに関しては論理値“０”の読
出し時に例えば零電圧状態を保つならばこの零電
圧状態を論理値“０”の読出し、逆に電圧状態に
なるならばこれをして論理値“１”の読出しと定
義すること等を言う。 〈従来の技術〉 超伝導メモリ・ループ内に永久還電流が存在す
るか否かにより、二値論理情報を弁別的に記憶す
るジヨゼフソン・メモリ・セルにも、回路構成約
には様々なものがあるが、中でも特に、読出し時
の各印加電流間にタイミングのランダム性を保持
し易く、かつまた所要の電流種類の低減にも成功
したものに、本出願人がすでに特開昭61−9898号
において開示した構成がある。 この構成は第４図に示されるようなもので、当
該ジヨゼフソン・メモリ・セル１０を構成する主
たる構成要素としては、超伝導メモリ・ループ１
１とセンス・ゲート１２を挙げることができる。 超伝導メモリ・ループ１１は外部電流線路から
直接には電流が注入されることのない完全に独立
な閉ループとなつており、センス・ゲート１２は
この超伝導メモリ・ループ１１に設けられている
インダクタンスL_M1，L_M2に対し、インダクタン
スL₁，L₂によつて磁気結合関係に置かれる。 またこのセンス・ゲート１２は、いわゆる直流
スキツド・ゲート構成となつており、特に図示の
ものは三つのジヨゼフソン素子J₁〜J₃を有する三
接合型となつている外、読出し選択電流として概
念される回路電流ないしゲート電流isの供給点が
インダクタンス値やジヨゼフソン素子臨界電流値
等に関する回路定数上の物理的な対称点からずれ
た、いわゆる非対称型となつている。 一方、超伝導メモリ・ループ１１は図示の場
合、一つのジヨゼフソン素子J_Mのみを有してお
り、これは後述のように永久還電流記憶時の磁束
量子取り込みスイツチとして作用するものである
が、場合によつてはこのジヨゼフソン素子J_M自
体、スキツド構成とされることもある。 このような構成において、超伝導メモリ・ルー
プ１１内に二値論理情報“１”，“０”の中、所望
の一方を書込むための操作は次のようになる。た
だし便宜のため、論理値“１”の記憶とは、超伝
導メモリ・ループ１１内に永久還電流iL＝I_L（＞
０）が流れている状態とする。 図示の場合、メモリ・セル１０は複数個でメモ
リ空間で構成し、Ｘ−Ｙマトリツクス状に組まれ
ることを想定しており、したがつてその中から一
つのメモリ・セルをのみ選択し、これに所定の論
理値を書込むために、Ｘアドレス指定用とＹアド
レス指定用の二本の制御線があつて、それらがそ
れぞれ超伝導メモリ・ループ１１側に形成されて
いるインダクタンスL_Mxyに対し、インダクタン
スL_WｘとインダクタンスL_Wｙとで磁気結合して
いる。 そこまでまず論理値“１”の書込みは、こうし
たＸ，Ｙ両アドレス指定兼書込み電流線路に対
し、Ｘアドレス指定兼書込み電流ix＝Ix（＞０）
とＹアドレス指定兼書込み電流iy＝Iy（＞０）流
すことにより行なわれる。 このようにすると、インダクタンスL_Wｘ，L_W
ｙとインダクタンスL_Mxyとの磁気結合により、
超伝導メモリ・ループ１１内には上記両電流が発
生する磁場を打ち消す方向に誘導電流が流れ始
め、その過渡期において当該電流値が大きくなつ
て行くと、ある時点においてジヨゼフソン素子J_M
が電圧状態にスイツチングし、磁束量子が取り込
まれる。 したがつてその後、両アドレス指定兼書込み電
流ix，iyを零に戻すと、超伝導メモリ・ループ１
１内には第４図中、仮想線で示されるように、上
記の誘導電流とは逆方向に所定の大きさの永久還
電流iL＝I_L（＞０）が流れる。 もちろん、こうしたＸ−Ｙアドレス構成を想定
した場合、半選択状態、すなわちいずれか一方の
書込み電流ix＝Ixまたはiy＝Iyのみでは還電流が
生じないようにそれら電流値が選ばれる。 一方、論理値“０”の書込みないし消去は、上
記両アドレス指定兼書込みix，iyをそれぞれ逆方
向に、すなわちix＝−Ix，iy＝−Iyとすること
で、もしその前に永久還電流iL＝I_Lが流れていて
も、これを打ち消すことにより行なえる。 ただし現実には、このときの各電流値の絶対値
は先に論理値“１”を書込んだときの値Ix，Iyよ
りも小さくて済む場合がある（と言うよりも感度
の関係で小さい方が良い場合もある）が、本書で
は簡単のため、単に正負符号の逆転によつての
み、示して置く。 以上が書込み原理であるが、このようにして超
伝導メモリ・ループ内に永久還電流の有無に化体
して記憶された二値論理情報の読出しは、セン
ス・ゲート１２に読出し選択電流iS＝Is（＞０）
を与える一方、該センス・ゲート１２に形成され
たインダクタンスL₃，L₄に対して磁気誘導結合
するインダクタンスL_R3，L_R4に読出し指令電流iR
＝I_R（＞０）を流すことにより、以下述べる原理
でなすことができる。もちろん、これら両電流
I_S，I_Rの一致により、読出し時のＸ，Ｙアドレス
指定も行なえるので、既述の特許公開公報中では
これら電流iS，iRをそれぞれ読出しモード専用
のアドレス指定兼制御電流Ix′，Iy′と呼んでいる。 第５図はこの読出し原理を説明するためのもの
で、第４図示のような非対称三接合直流スキツ
ド・ゲートの代表的閾値特性を示している。 もつとも簡単のため、この山形状の閾値特性の
ピーク点はゲート電流（この場合は選択電流）軸
iS上にあるが、実は別途出願する本出願人による
工夫を施していない従来の非対称三接合直流スキ
ツド・ゲートにおいては、このピーク点は制御電
流軸iCに沿つて右手にずれ、iC，iSに関する動作
マージン上、不利となるのが普通であるが、読出
し原理説明に係る限り、この事実は直接には関係
が薄いため、あえて簡単にピーク点を制御電流軸
iS上に示したのである。 さて、このスキツド・ゲート１２が磁気結合し
ている超伝導メモリ・ループ１１内に論理値
“１”を示す永久還電流iL＝I_Lが流れていた場合
には、読出しタイミング以前においてすでに当該
センス・ゲート１２内には第５図中に示される値
I_Lの電流が誘起され、流れている。厳密には超伝
導メモリ・ループ内の還電流値I_Lとこれにより誘
起されたセンス・ゲート内の電流値I_L′とは磁気
結合比や各種損失分等により異なるが、これも簡
単のため、上記のように等しい（I_L＝I_L′）とし
て置く。 しかるに、ここにおいてセンス・ゲート１２に
ゲート電流として読出し選択電流iS＝I_Sが与えら
れ、一方でインダクタンスL₃，L₄とインダクタ
ンスL_R3，L_R4の磁気誘導結合を介して制御電流と
しての読出し指令電流iR＝I_Rが与えられると、第
５図中、動作原点（Ｏ，I_S）から右方向に向かう
矢印で示されるように、それら両電流値I_L，I_Rは
同方向に加算され、これが閾値曲線を値I_thで横
切る結果、センス・ゲート１２の電圧状態への遷
移を招く。 したがつて当該論理値“１”の読出しはこのセ
ンス・ゲート１２の電圧状態への再遷移という事
実としてなすことができ、図示されていないが負
荷抵抗への選択電流iSの電流転流という形で回路
的にも処理できる。 しかし、いずれか一方の電流値I_LまたはI_Rのみ
では閾値曲線を横切ることのないよう、それらの
値I_L，I_Rが設計されるので、仮に超伝導メモリ・
ループ１１中に還電流がない場合（つまりiL＝
Ｏ）には当然、センス・ゲート１２はそれ以前の
零電圧状態を保ち、これをして論理値“０”の読
出しとすることができる。 以上、第４図示のジヨゼフソン・メモリ・セル
１０に代表させてその書込み、読出し動作を説明
したが、こと読出し原理に関する限り、上記のよ
うな第５図示に即するメカニズムは、何も第４図
示のジヨゼフソン・メモリ・セルに限られるもの
ではなく、還電流に化体して二値論理情報を記憶
し、一方で直流スキツド構成によりこの記憶内容
を読出す型の従来のジヨゼフソン・メモリ・セル
には共通のものである。スキツド・ゲートが図示
のような非対称型でなく対称型であつても、その
閾値特性曲線が対称的な山形になることで相違す
る外、同原理であり、また超伝導メモリ・ループ
が完全に閉じた独立のループではなく、一方のア
ドレス指定兼制御線が電流注入接続されているも
のでも、少なくともいずれか一方の論理値を表す
ために永久還電流の存在という現象を利用し、か
つまたその永久還電流によりセンス・ゲートに誘
起電流を生起するものでは同じである。 なお第４図や後述の第２，３図中に示されてい
る各抵抗R₁，R₂，R₃は、この種の回路系におい
て起こることのある共振抑制用のダンピング抵抗
であり、必要に応じて設けられるものである。 〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のように、図示された閾値曲線の山の形や
位置はともかくとして、第５図に即して説明した
従来の読出し方法は、整理すれば下記第１表のよ
うになる。ただし電流値I_L，I_S，I_R，I_thは共に正
の有意値である。

【表】

【表】 こうした従来の読出し方法において問題とすべ
きは、論理値“１”の読出し、すなわち永久還電
流iL＝I_Lの検出を、超伝導メモリ・ループに磁気
結合した直流スキツド型センス・ゲート内に当該
還電流により誘起される電流の大きさI_Lと、読出
し時に選択的に与えられる読出し指令電流の大き
さI_Rとの同方向加算により、所定の閾値I_thを越さ
せてなすということである。 というのも、これはまずもつて読出し指令電流
I_Rの値は許される変動範囲、すなわち動作マージ
ンを狭めるのである。 今、先の第１表に示されるように、加算電流値
I_L＋I_Rにて所定の閾値I_th（第５図中にも図示）を
越させるようにする場合、許される読出し指令電
流iRの大きさI_Rの変動範囲は次式を満たしてい
なければならない。 （I_th／２）＜I_R＜I_th …… この式から電流値I_Rの許容変動範囲の中心点
Ｃを求めると、 Ｃ＝｛（I_th／２）＋I_th｝／２＝3I_th／４ …… となり、当該中心点Ｃからの許容変動範囲Δは、 Δ＝｛（I_th／２）＋I_th｝／２−I_th／２＝I_th／４
…… となる。 したがつて、当該電流値I_Rに関する動作マージ
ンＭ： Ｍ＝（Δ／Ｃ）×100（％） …… は、上記，式を代入すれば明らかなように、
閾値I_thの具体的な値のいかんにかかわらず、原
理的に一定の値33.33333……％となる。 このように、従来の読出し方法に従う限り、読
出し指令電流I_Rに許される動作マージンＭは上記
値を越えることが原理的にできず、また直ぐに分
かるように、超伝導メモリ・ループに対する磁気
結合を介してセンス・ゲートに誘起される電流値
I_Lに関しても同様となる。 一方、実際上、読出し指令電流I_Rに関する動作
マージンＭは、将来的にこの種のメモリ・セルを
用いてメモリ空間を形成し、実用に供する場合、
上記程度の値では不満足な場合が多く、これはで
きるだけ、大きくしたい。 しかし上述のように、上記した値Ｍ33％は、
従来法に従う限り、その原理上、一義的に定まる
値であつて、これを向上させることはできない。 〈問題点を解決するための手段〉 そこで本発明は上記にかんがみ、従来の原理か
ら脱却し、新たな原理に従う超伝導メモリ・ルー
プの記憶内容読出し方法を提供する。 永久還電流が流れているか否かにより、現在記
憶されている記憶内容が二値論理中、いずれの論
理値であるかを表す超伝導メモリ・ループに対
し、直流スキツド型センス・ゲートを磁気結合さ
せ、該センス・ゲートに選択電流および読出し指
令電流を与えたとき、該センス・ゲートが電圧状
態を採るか零電圧状態を採るかにより、上記メモ
リ・ループ内の記憶内容を読出す超伝導メモリ・
ループの記憶内容読出し方法であつて； 上記直流スキツド型センス・ゲートの閾値特性
に関し、上記超伝導メモリ・ループ内の還電流に
より該センス・ゲート内に誘起される電流の方向
を、上記読出し指令電流により生ずる電流方向と
は逆方向にしたこと； を特徴とする超伝導メモリ・ループの記憶内容読
出し方法。 〈作用および効果〉 上記要旨構成に示される本発明方法を先に述べ
た従来法と対比すると、最も特徴的なのは、読出
し指令電流のiR＝I_Rの方向を従来例における同方
向に採つた場合、二値論理情報の一方を表す超伝
導メモリ・ループ内の永久還電流によりセンス・
ゲート内に誘起される電流iL＝I_Lの方向は、結果
として従来例とは逆に採るということである。 したがつて本発明の場合、各電流値を表す記号
をこれまでの説明の通り、全て正の値に定義する
と、当該永久還電流によるセンス・ゲート内誘起
電流は、方向を負符号“−”で示すことにより、
その値を“−I_L”で表すことができる。 第１図Ａ，Ｂは本発明の原理をさらに詳しく説
明している。 ただし簡単のため、図示されている閾値曲線は
先に第５図に関して述べたように、非対称型の直
流スキツド・ゲートに望ましい形として得られる
ものを示しているが、この曲線自体は本発明読出
し方法の原理理解上、必須のものではなく、ピー
ク点が制御電流軸iCに沿つてずれていたり、対称
型等による左右ほぼ対称な山型の閾値曲線でも本
発明の原理は満足される。 これを換言すると、本発明の適用されるジヨゼ
フソン・メモリ・セルは、原理的に第４図示の従
来例を始め、本発明要旨構成の前段部分で定義さ
れる構成を備えるものであれば、既存の他の各種
従来例メモリ・セルでも良いことを意味する。 もつとも、本発明の読出し方法を採用すると、
付帯的には後述のように、より簡単な回路構成の
メモリ・セルも提供できるのであるが、ここでは
ひとまず、先の第４図示のようなジヨゼフソン・
メモリ・セル構成を思い浮べて良い。 本発明方法を採用する場合、第１図Ａに示さる
ように、例えば超伝導メモリ・ループ内に記憶さ
れている論理値が“０”であるときには当該メモ
リ・ループ内に永久還電流を流さないようにする
（すなわちiL＝Ｏとする）一方、第１図Ｂに示さ
れているように、論理値“１”の記憶は当該直流
スキツド型センス・ゲートの閾値特性図中におい
て従来例とは逆方向の電流iL＝I_Lが誘起されるよ
うに設定する。 そしてまた、センス・ゲートに読出し選択電流
iS＝I_Sが与えられた状態で読出し指令電流iR＝I_R
が与えられた場合、iL＝Ｏのときにはこの読出し
指令電流iR＝I_Rのみで閾値I_thを横切り、逆に電流
iL＝−I_Lであつたときには横切らないように、そ
れら電流値I_L，I_Rを設定することができる。 したがつて、読出し結果としてのセンス・ゲー
トの状態は従来例とは逆になり、超伝導メモリ・
ループ内に論理値“０”が記憶されていた場合に
電圧状態に遷移し、論理値“１”が記憶されてい
た場合には零電圧状態を保つが、超伝導メモリ・
ループ内に記憶されている論理値を弁別的に読出
したことに変わりなく、それで回路動作上も何等
差支えない。 こうした本発明読出し方法に従う場合の各記憶
論理値や各電流値関係を、先に挙げた従来例に関
する第１表に対応を採つて示すと下記第２表のよ
うになる。

【表】

【表】 このような関係に置いた場合、読出し指令電流
iR＝I_Rの値は、上記第２表のセンス・ゲート閾値
の項から明らかなように、 I_th＜I_R＜I_th＋I_L …… の範囲が許容され、この式に示される範囲の中
心点Ｃを求めると、 Ｃ＝（2I_th＋I_L）／２＝I_th＋I_L／２ …… となり、したがつて当該中心点Ｃからの許容変動
範囲Δは、 Δ＝I_th＋I_L／２−I_th＝I_L／２ …… となる。 そのため、当該電流値I_Rに関する動作マージン
Ｍは先にも挙げた式、すなわち Ｍ＝（Δ／Ｃ）×100（％） …… から求められるから、これに上記，式を代入
すると、本発明による動作マージンＭは次式に
より得られる。 Ｍ＝I_L（2I_th＋I_L）×100（％） …… この式は、端的に本発明の優位性を示してい
る。 つまり、先の従来例においてはこの動作マージ
ンＭに設計余裕が全くなく、自動的、一義的にほ
ぼ33％に定まつていたのに対し、本発明によつた
場合には、電流値I_L，I_thの設定いかんによる設計
自由度という概念が発生し、実際にもより大きな
動作マージンを得ることができるのである。 例えば、 I_th≦I_L／２ …… に設定すると、上記式からして動作マージンＭ
は、 Ｍ≧50（％） …… となり、従来例に比し相当有利な結果を得られる
ことが分かる。 超伝導メモリ・ループによる誘導電流値I_Lの値
を小さく採つて（ないし小さくなつて）、I_th＝I_L
程度になつたにしても、上記式から計算して少
なくとも33％以上の動作マージンを採れることに
なり、一方、これが従来例における一義的な最大
値であつたことを思うと、本発明の優位性はこう
した悪い条件下での比較からさえ、明らかにな
る。タイミングのランダム性も損われない。 このように、本発明の読出し方法によれば、従
来一義的であつて設計自由度の全くなかつたセン
ス・ゲートにおける読出し指令電流に係る動作マ
ージンを設計可能なものとし、しかも特殊な設計
工夫も要らず、簡単かつ相当程度にこの動作マー
ジンを拡大し得るため、将来的に見てこの種のジ
ヨゼフソン・メモリ機構に大いに寄与し得るもの
である。 さらに、読出し指令電流iR＝I_Rの方向と超伝導
メモリ・ループの記憶内容に基づくセンス・ゲー
ト内誘起電流iL＝I_Lの電流方向とを相対的に逆に
採る（−I_Lとする）ということは、回路的にも簡
便化を果たし得る付随的な効果を有する。 というのも、先の従来例で記憶すべき論理値
“１”の書込みに関し説明したように、結果とし
て超伝導メモリ・ループ内に記憶される永久還電
流の流れる方向と、この永久還電流を生じさせる
ために当初、磁気結合した書込み制御線から超伝
導メモリ・ループに誘起させる誘導電流の方向と
は逆であつたから、この事実に着目し、当該誘導
電流を読出し指令電流として流用すれば、すでに
超伝導メモリ・ループ内に還電流−I_Lが流れてい
た場合、この誘導電流I_Rによつて還電流−I_Lを相
殺する方向に電流を印加することができるため、
本発明読出し方法を実現するジヨゼフソン・メモ
リ・セルにおいては、読出し指令電流専用の配線
や、この配線とセンス・ゲートとの磁気結合用イ
ンダクタンスを省略し、書込み用電流線路を読出
し指令電流用の線路として共用することができる
のである。 このような省略は実際上、相当なメモリ・セル
占有面積の低下を招き、集積度向上の観点から望
ましいばかりでなく、製造の容易化、コストの低
廉化にも大きく貢献することができる。 なおすでに述べたように、厳密には超伝導メモ
リ・ループ内の還電流値I_Lと、これにより誘起さ
れたセンス・ゲート内の電流値I_L′や、読出し指
令電流I_Rと、これによつて対応部分に誘起される
電流I_R′とは異なるが、本発明原理の理解上、例
えばそれらの間に存在する損失分等は考慮しなく
ても良いので、簡単のため、本書ではそれらの値
は等しい（I_L＝I_L′，I_R＝I_R′）とし、ダツシユ記
号を省いた形で示す。 また、上記においては相対的に方向が逆である
ことを示すため、読出し指令電流iR＝I_Rに対して
誘起電流I_Lの方にマイナス符号を付し、−I_Lとし
たが、もちろん、逆に考えることもできる。 〈実施例〉 すでに述べたように、本発明の読出し方法は、
永久還電流が流れているか否かにより、現在記憶
されている記憶内容が二値論理中、いずれの論理
値であるかを表す超伝導メモリ・ループと、この
超伝導メモリ・ループに対し磁気結合した直流ス
キツド型センス・ゲートとを有するジヨゼフソ
ン・メモリ・セルであれば、その他の具体的な回
路部分の構成いかんにかかわらず、ほぼ等しく適
用することができる。特に書込みのための回路構
成部分は、結果として超伝導メモリ・ループ内に
保持される永久還電流の相対的な電流方向関係さ
え本発明に従えば、何等特定されるものではな
い。 したがつて、既に説明した従来例である第４図
構成のジヨゼフソン・メモリ・セルであつても良
いが、上記作用の項において述べたように、本発
明を適用すると回路の簡略化も期待できるので、
本実施例においてはそのように、より望ましいジ
ヨゼフソン・メモリ・セルの構成例を第２，３図
に示し、これに基づいて説明する。 まず第２図示のジヨゼフソン・メモリ・セル１
０は、永久還電流の有無に化体して二値論理情報
を記憶するための超伝導メモリ・ループ１１が、
完全に閉じた閉ループではなく、電流注入型とな
つている。 すなわち、超伝導メモリ・ループ１１は一つの
ジヨゼフソン・スイツチJ_M（単体のジヨゼフソン
接合であつても良いし、これ自体スキツド構成を
採つても良い）を持ち、その両端にＸアドレス指
定兼書込み電流線路のインダクタンスL_Wｘに磁
気結合するインダクタンスL_Mｘと、センス・ゲ
ート１２に磁気結合するインダクタンスL_M1，
L_M2とを有するループ線路を接続して成ると共
に、当該ジヨゼフソン・スイツチJ_Mの両端にＹア
ドレス指定兼書込み電流Iyの入出力端が接続して
いる。 ここで、超伝導メモリ・ループ１１内に永久還
電流I_Lが流れている場合をこれまでと同様に論理
値“１”の記憶状態とすると、当該論理値“１”
の書込みは、Ｙアドレス指定兼書込み電流iyとＸ
アドレス指定兼書込み電流ixを共にiy＝Iy，ix＝
Ixとすることにより行なう。 このようにすると、回路電流としてのＹアドレ
ス指定兼書込み電流iy＝Iyのバイアス下において
インダクタンスL_Wｘ，L_Mｘの磁気誘導結合を介
し、超伝導メモリ・ループ１１に電流ix＝Ixの発
生する磁場を打ち消す方向にループ電流が生じ、
その過渡期においてジヨゼフソン・スイツチJ_Mが
電圧状態にスイツチングすると磁束量子が取り込
まれ、その後、書込み電流を共に立ち下げ、iy＝
０，ix＝０とすることにより、当該Ｘアドレス指
定兼書込み電流ixの誘起した電流方向とは逆方向
の永久還電流iLが超伝導メモリ・ループ１１内に
生まれる。 このようにして超伝導メモリ・ループ１１内に
論理値“１”を化体する還電流iLが書込まれる
と、これは以降の定常状態において、インダクタ
ンスL_M1，L_M2；L₁，L₂の磁気結合を介し、直流
スキツド型センス・ゲート１２のループに誘導電
流を生ずる。 先の約束により、このセンス・ゲート内誘導電
流の値もI_Lで示すと、本発明を適用する場合、後
述のように読出し指令電流iRの方向を第１図示
閾値曲線上において第５図示の従来例と同方向と
したときには、この誘導電流iLは逆方向に流れ、
けだしiL＝−I_Lとならなければならない。 そこで図面上、この模様が良く示されるよう
に、従来方法を説明した第４図に対応を採り、第
２図中では模式的にＸ，Ｙアドレス指定兼書込み
電流ix＝Ix，iy＝Iyの方向を示す矢印を逆向きに
すると共に、超伝導メモリ・ループ内に生じ得る
永久還電流iLの方向も逆向きに示した。 しかるに、上記のように論理値“１”の書込み
を終えた後の定常状態では、センス・ゲート１２
には誘導電流iL＝−I_Lのみが印加されているの
で、それは第１図Ｂの閾値特性中において値−I_L
のみが存在していることになる。 ここで読出しモードに入つた場合には、書込み
のときに用いたＸアドレス指定兼書込み電流線路
を読出し指令電流iR＝I_Rの供給線路として機能さ
せ、さらにこのジヨゼフソン・メモリ・セル１０
のＸ−Ｙ選択も兼ねて読出し選択電流iS＝I_Sを流
す。 ところが、読出し指令電流iR＝I_Rはすでに超伝
導メモリ・ループ１１内に還電流iL＝−I_Lが流れ
ている場合、先の書込み動作の説明から明らかな
ように、これを打ち消す方向の電流となり、した
がつてこのときの動作は、すでに本発明作用の項
において第１図Ｂや第２表に関し説明したのと全
く同じことになる。 その結果、センス・ゲート１２は零電圧状態を
保ち、これをして超伝導メモリ・ループ内に還電
流iL＝−I_Lの存在に化体して記憶されていた論理
値“１”を読出したことになる。 一方、論理値“０”の書込み（ないしすでに記
憶されていた論理値“１”の消去）は、上記書込
みモード下においてＸ，Ｙアドレス指定兼書込み
電流ix＝−Ix，iy＝Iyとすることで行なうことが
できる。これは、仮に超伝導メモリ・ループ内に
論理値“１”がすでに記憶されていて、還電流iL
＝−I_Lが流れていた場合にも、当該電流値I_Lをこ
の操作により打ち消し得るからである。 その結果はセンス・ゲート１２に関し、その後
の定常状態下において第１図Ａの閾値特性中、全
ての電流が有意の値としては印加されていない状
態となり、したがつて読出しモードに入つて上記
と同様、読出し指令電流iR＝I_Rおよび読出し選択
電流iS＝I_Sが印加されると、当該−I_L成分がない
（iL＝０となつている）ために、iR＝I_R成分のみ
で閾値曲線を横切るようになり、もつてセンス・
ゲート１２は電圧状態に遷移することになる。 また、論理値“０”が記憶されている状態下に
おいて論理値“０”の書込みモードないし消去モ
ードに入り、Ｘ，Ｙアドレス指定兼書込み電流が
共に有意の値として印加されると、超伝導メモ
リ・ループ１１内には単純には上記と逆方向の還
電流が生ずる。しかしこの場合には、読出しモー
ドにおけるfR＝I_R成分に対し、この成分はあたか
も＋I_Lの加算となるため、何等支障がなく、セン
ス・ゲート１２は所期通り、論理値“０”の読出
し結果として電圧状態に遷移することができる。 ただしもちろん、当該＋I_Lのみで閾値曲線を横
切ることのないように設計することは当然である
し、実際上、先に少し述べたように、この消去時
の逆方向Ｘ，Ｙアドレス指定兼書込み電流の絶対
値は、論理値“１”書込み時の正方向のそれに比
し、ゲート感度その他の回路要因から小さくて良
い場合、ないし小さい方が良いこともある。 いずれにしてもこのように、本発明を適用する
と、従来の代表的な構成例である第４図示構成に
比し、明らかに簡便化した回路系を採用すること
ができる。超伝導メモリ・ループ内に記憶される
永久還電流の方向を、読出しモード下において読
出し指令電流により打ち消される方向に設定する
という思想であるため、上記のようにアドレス指
定用の一方の電流線路やそれに付属のインダクタ
ンスを読出し用に流用可能になるからである。 第３図は第４図に相当する回路の改変例であ
る。 このジヨゼフソン・メモリ・セル１０は完全に
独立した閉ループから成る超伝導メモリ・ループ
１１を有し、Ｘ，Ｙアドレス指定兼書込み電流
iy，ixは、共にインダクタンスL_Wｘ，L_Wｙ；L_M
xyの磁気結合を介して印加される。 ただし実際上、書込み、読出しメカニズムは先
に第２図の回路例に即して行なつたものと本発明
原理部分に関する限り同様であるので、適宜それ
ら説明を援用しながら適当なる省略を混じえて説
明する。 論理値“１”の書込みはＹアドレス指定兼書込
み電流iyとＸアドレス指定兼書込み電流ixを共に
iy＝Iy，ix＝Ixとすることにより行なう。 このようにすると、インダクタンスL_Wｘ，L_W
ｙ；L_Wxyの磁気結合を介して超伝導メモリ・ル
ープ１１内にそれら電流の和によつて発生する磁
場を打ち消す方向にループ電流が生じ、その過渡
期においてジヨゼフソン・スイツチJ_Mが電圧状態
にスイツチングすると磁束量子が取り込まれ、そ
の後、書込み電流を共に立ち下げ、iy＝０，ix＝
０とすることにより、当該磁気誘導結合による電
流方向とは逆方向の永久還電流iL＝−I_Lが超伝導
メモリ・ループ１１内に保持される。 このようにして超伝導メモリ・ループ１１内に
論理値“１”を化体する還電流iLが書込まれる
と、これは以降の定常状態において、インダクタ
ンスL_M1，L_M2；L₁，L₂の磁気結合を介し、直流
スキツド型センス・ゲート１２のループ内にも値
−I_Lの誘導電流を生ずる。 本第３図においても従来方法を説明した第４図
に対応を採り、模式的にＸ，Ｙアドレス指定兼書
込み電流ix＝Ix，iy＝Iyの方向を示す矢印を逆方
きにすると共に、超伝導メモリ・ループ内に生じ
得る永久還電流iLの方向も上記−I_Lに対応させて
逆向きに示した。 しかるに、上記のように論理値“１”の書込み
を終えた後の定常状態では、センス・ゲート１２
には誘導電流iL＝−I_Lのみが印加されているの
で、それは第１図Ｂの閾値特性中において値−I_L
のみが存在していることになる。 ここで読出しモードに入つた場合には、書込み
のときに用いたＸアドレス指定兼書込み電流線路
をして読出し指令電流iR＝I_Rの供給線路を兼ねさ
せ、このジヨゼフソン・メモリ・セルのＸ−Ｙ選
択も兼ねてセンス・ゲートのゲート電流としての
読出し選択電流iS＝I_Sも流す。 こうした場合、読出し指令電流iR＝I_Rは、すで
に超伝導メモリ・ループ１１内に還電流iL＝−I_L
が流れている場合、これを打ち消す方向の電流と
なり、したがつてこのときの動作は、前実施例と
同様に、第１図Ｂや第２図に関し説明したのと全
く同じになる。 その結果、センス・ゲート１２は零電圧状態を
保ち、これをして超伝導メモリ・ループ内に還電
流iL＝−I_Lの存在に化体して記憶されていた論理
値“１”が読出されたことになる。 一方、論理値“０”の書込み（ないしすでに記
憶されていた論理値“１”の消去）は、上記書込
みモード下においてＸ，Ｙアドレス指定兼書込み
電流値をそれぞれix＝−Ix，iy＝−Iyとすること
で行なうことができる。したがつて、仮に論理値
“１”が記憶されていた場合には、これに対応し
て超伝導メモリ・ループ内に流れていた還電流iL
＝−I_Lはこの操作により打ち消される。 その結果はセンス・ゲート１２に関し、その後
の定常状態下において第１図Ａの閾値特性中、全
ての電流が有意の値としては印加されていない状
態となり、読出しモードに入つて読出し指令電流
iR＝I_Rと読出し選択電流iS＝I_Sが印加されると、
当該−I_L成分がないためにiR＝I_R成分のみで閾値
曲線を横切るようになり、もつて電圧状態に遷移
することになる。 また、論理値“０”が記憶されている状態下に
おいて論理値“０”の書込みモードないし消去モ
ードに入り、Ｘ，Ｙアドレス指定兼書込み電流が
共に有意の値として印加されると、超伝導メモ
リ・ループ１１内には単純には上記と逆方向の還
電流が生ずる。しかしこの場合にも、既述した所
と同様に、読出しモードにおけるiR＝I_R成分に対
してこの成分はあたかも＋I_Lの加算となるため、
何等支障がなく、センス・ゲート１２は所期通
り、論理値“０”の読出し結果として電圧状態に
遷移することができる。 ただしもちろん、この実施例においても当該＋
I_Lのみで閾値曲線を横切ることのないように設計
することは当然である。 このように、本発明を適用する結果として簡便
化された第３図構成は、先の第４図構成に比し、
専用の読出し指令電流線路およびそれに係るイン
ダクタンスL₃，L₄；L_R3，L_R4を省略し得ている点
で優れている。 上記二実施例を総合すると、本発明の読出し方
法は、全く新たな原理に従うものであり、その結
果、用いるジヨゼフソン・メモリ・セル１０の回
路構成の簡便化をも招くものとなる。 そしてまた、両実施例を通じ、本発明の基本的
な効果としての読出し指令電流に関する動作マー
ジンＭの改善効果は、すでに作用および効果の項
において第２表ならびに〜式に即し述べたよ
うに、確実に得られるものである。 逆に、動作マージンＭに係るこの本発明の基本
的な効果を満たすだけで良いならば、従来例の物
的な構成はそのまま踏襲しても良い。第４図示構
成はもとより、特開昭61−9898号公報においてこ
の第４図示構成が改良の対象としたジヨゼフソ
ン・メモリ・セル構成等をも採用することすらで
きる。 直流スキツド型センス・ゲート１２について
も、図示実施例のように三接合型に限らないし、
対称型、非対称型も問わない。ゲート電流（読出
し選択電流iS）の供給方法に関しても、第２，３
図示のようにいわゆるセンターフイード型ではな
く、第４図示のように幾何的にも非対称な点から
行なうものや、インダクタンスL₁，L₂をそれぞ
れ二分割し、それら二ケ所の分割点から給電する
いわゆるスプリツトフイード型等であつても良
い。 なお、これまでの説明と異なり、多数個のジヨ
ゼフソン・メモリ・セル群の中から特定のセルを
Ｘ−Ｙ選択する必要がない場合には、第３，４図
中の二本のアドレス指定兼書込み電流線路は、当
然、書込み電流線路用として一本で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超伝導メモリ・ループの記憶
内容読出し方法の原理説明図、第２図および第３
図は本発明方法を実施する上で望ましいジヨゼフ
ソン・メモリ・セル構成例の概略構成図、第４図
は本発明の適用を受けることもできるが従来法の
読出し方法に従つていたジヨゼフソン・メモリ・
セル例の概略構成図、第５図は従来の読出し方法
の原理説明図、である。 図中、１０はジヨゼフソン・メモリ・セル、１
１は超伝導メモリ・ループ、１２は直流スキツド
型センス・ゲート、I_L，−I_Lは超伝導メモリ・ル
ープ内還電流ないし還電流によりセンス・ゲート
内に誘導される電流値、I_Sは選択電流値、I_Rは読
出し指令電流値、I_thはセンス・ゲート閾値曲線
上における所定の閾値、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 永久還電流が流れているか否かにより、現在
   記憶している記憶内容が二値論理中、いずれの論
   理値であるかを表す超伝導メモリ・ループに対
   し、直流スキツド型センス・ゲートを磁気結合さ
   せ、該センス・ゲートに選択電流および読出し指
   令電流を与えたとき、該センス・ゲートが電圧状
   態を採るか零電圧状態を採るかにより、上記メモ
   リ・ループ内の記憶内容を読出す超伝導メモリ・
   ループの記憶内容読出し方法であつて； 上記直流スキツド型センス・ゲートの閾値特性
   に関し、上記超伝導メモリ・ループ内の還電流に
   より該センス・ゲート内に誘起される電流の方向
   を、上記読出し指令電流により生ずる電流方向と
   は逆方向にしたこと； を特徴とする超伝導メモリ・ループの記憶内容読
   出し方法。