JPS5933932A - ジヨセフソン否定論理回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジョセフソン否定論理回路に関する。

単体のジョセフソン接合素子な複数個組みきわせて各種
の論理ゲー）ｋ作り、これ等ゲートをまた所望の通りに
組み合わせてジョセフソンコンピュータな実現しようと
する試みは、その高速性、低消費電力性、高集積度等、
種々の観点から将来処置って甚だ魅力的なものとなって
いる。

そのだめの一つの回路要素として、否定論理ゲートも重
要な要素の一つとなってくる。

一方、各ゲートシ磁気結合型で構成するか、本出願人の
開発による。特開昭５６．−３２８３０号に開示の肯定
用カス、イツチングゲートを契機と載る電流注入型で構
成するが、も選択な迫られるが、入出力分離機能な取り
易く、ゲインな稼ぐ設計もできる等、性能向上のだめの
設計、製作自由度が高く、且つ容易である点で電流注入
型にかなりの希望な見ることができる。

このような事情から、否定論理回路としても、電流注入
型によるものが要請されており、従来から・も、本出願
人の手により、こうした電流注入型の否定論理ゲート、
しかもラッチング能を持つゲートも提供されてはいる。

こうしたゲートは、原理動作が明確で信頼性の高いもの
な持っており、動作マージンもかなり広く採れる等、そ
れなりに有用な効果な持ってはいるが、例えば高入力感
度乃至は大きなゲインな要求されたり、構成子数な上記
した特開昭５６−３２８３０号の基本ゲートと同程度に
留めておきたい等の要求がなされた時には、これに応え
ることができず、殊に感度を高く保てない点では欠点が
目立った。

本発明は、この点Ｋｍてなされたもので、高入力感度乃
至大きなゲインな彩る設計がし易く、かつ、物的な構成
も、上述した基本ゲート乃至は特願昭５５−１７５１１
３号（特開昭舛）にて入力抵抗な追加した基本ゲートと
同様な程度にまで簡単化し得る電流注入型ジョセフソン
否定論理回路を提供せんとするものである。

この目的に沿った本発明は、結果として、後述の説明か
らも顕らかなように、物的な、目に見える構成は上述の
基本ゲートと同じで良いもの、即ち、これ以上、簡単な
構成はないものと７、ｒっている。

これは、基本ゲー　トな構成する各ジョセフソン接合素
子間の臨界電流値関係に着目して従来とは全く異なる独
自の否定動作原理によったためである。

そこで、本発明な理解するために、上述した従来否定論
理回路への改良の元となった基本ゲートの構成、動作の
説明ななす。

第１図示のようＫ、この基本ゲート／の物的な構成は、
四つのジョセフソン接合部Ｊ、〜Ｊ４な含ム閉ループコ
と、この閉ルーグーの対向する二点に設けられ、該二点
な界に閉ループ、！１左右の枝回路乃至ブランチ、２Ｌ
　、　２Ｈに振り分け、各ブランチ、２Ｌ　、　ＪＲ中
に含まれるジョセフソン接合部の数な二つづつ（Ｊ、　
、　Ｊ、とＪｓ　、Ｊ４　）とする一対の回路電流端子
Ｐａ　、　Ｐｙ＋と、一方のブランチ、しｌえば左ブラ
ンチュＬ中の両液合部Ｊ、　、　Ｊ、間に設けられた制
御入力端子Ｐｃと、閉ループユと並列に入る負荷抵抗Ｒ
Ｌとから成っており、更に入出力分離機能の確実化のた
め、上記改良特許出願に見られるように、制御端子Ｐｃ
と一方の共通線路乃至接地側回路電流端子ＰＥとの間に
並列入力抵抗用が抱かされることが多い。

こうした基本ゲートは昨今では電流注入型四接合閉ルー
プゲート、略して４ＪＬゲートと普通名称化される程、
良く知られているが、その動作閾値曲線は、回路電流な
ｉｇ、制御電流なｉｔｙとし、夫々の値な大文字で表し
てＩ。＋　ＩＣとすれば、第２図示のようＫ、どちらの
電流な先に流しておくかというシーケンスの相違により
、異なるカーブＣ−Ｃ′又はｃ−ｃ″１描くものとなる
。

即ち、先に回路電流ｉｙｋ流してから制御電流ｔｒｋ流
すというシーケンスでは、制御電流零の時のゲート／乃
至閉ループコの最大臨界電流ｒｏｃｍａｒ　から制御電
流ｉｒの増大と共に臨界電流ｌｏｃが単調に低減乃至下
降する単調下降カーブＣが得られ、やがて回路電流が成
る値Ｉ。ｒｒｎｉｎより小さくなると、制御電流ｉｔの
大きさＩｃの如何に係らず、電圧状態へのスイッチケ起
こさせ得ない横圧寝た図示破線のカーブＣ“に至る。

一方、先に制御電流’ｒｋ流しておいてから回路電流す
を流すシーケンスでは、制御電流ｉｃが先のシーケンス
で値Ｉ。ｃ　ｍｉｎ　　の時の値ＩＣＣ以下の時には、
同様の単調下降カーブＣＫ沿うが、この値Ｉｃｃ　ｆ越
すと、ゲート／＆電圧状態にスイッチさせるに安する回
路電流りに再び、より大きな値を要するカーブ部分Ｃ′
が表れる。

先の７−ケンスでは、破線部分Ｃ“は動作に用いず、後
者のシーケンスでは画部分ｃ　、　ｃ’　１共に用いる
ことが一般的で、部分Ｃは共通であるから、昨今では、
この種ゲートの閾値曲線と言う場合には、第２図中に実
線で示す曲線ｃ　−ｃ’のみが描かれることが多い。

而して、カーブＣ′とＣＩ＋の間乃至カーブＣ′以下の
領域αは、一般にゝ不感帯″と呼ばれている。

これは、ｔｇ→ｉｃのシーケンスでは、電圧状態にスイ
ッチしていた筈なのに、シーケンスなｉＣ→りと逆にし
たがために電圧状態ヘスイツチしない、言わば感じない
領域となったことから名付けられている。

何故、このようなシーケンスの相違により不感帯が現れ
るかに就いては、本発明とは直接の関係はないため、詳
しくは他に譲るが、簡単に言うと、制御電流ｉｔの特定
の値ＩＣＣは、閉ループａ中の左ブランチ中の両液合部
Ｊ、　’＋　、ｙ、　Ｑ共に電圧状態にスイッチさせる
時の臨界電流値な意味し、このようになると、制御電流
ｉＣは入力抵抗Ｒｔ中な専ら流れ、回路直流りとは独立
な系となるため、回路電流すが単独で残っている右ブラ
ンチ２Ｒ中の両液合部Ｊａ　、Ｊ４　ｋ共にスイッチさ
せるには、す→ｉｃのシーケンスでは両電流の相剰によ
りこれ等シスイツチさせていたのに比して、制御電流ｉ
ｃの助けのない分だけ、大きな電流値な要するのである
。

尚また、こうした基本ゲートでは、先に少し触れたよう
に、本来的なｔ１→ｉｃのシーケンスにおいて、電流利
得Ｇ−出力電流値Ｉ。ｔＬｔ／入力電流値ＩＣを大きく
採るため、即ち、両軍流軸ＩＱ　＋Ｉｃな、夫々に相対
目盛な付したように同一スケールとすれば、カーブ部分
ＣｔＤ傾きす４５°す、上のなるぺ〈大きな＃Ａきとす
るために、左ブランチ中の接合部Ｊ、　、　Ｊ、の臨界
電流値Ｉ。Ｉ＋ＩＯ２に対し、右ブランチ中の接合部Ｊ
３．　Ｊ４のそれ■０３゜ｒｏ＋はル倍、一般にｎ　＝
＝　２〜３に採るように投首１されている。

Ｉｏｌ　　＝　　Ｉ（Ｈ”’　　１／Ｉ’Ｌ　　”　　
Ｉ。３　−１／ル　”　　ＩＯ４：　　　ル　〉　１・
・・・・・・・・（１） この関係は、また、不感帯αな作るためにも必要である
。

これに加えて、上式では、各ブランチ中の接合部Ｊ、と
Ｊ、、Ｊ、とＪ４の各臨界電流値相互が互いに等しいこ
とが示されているが、これは、まさしく、従来の否定論
理ゲート動作原理やその他のアンド、オア回路等々にお
いては常識的事項乃至は必要な事項である。

更に、既述した既出願中では、基本的なり→ｉｃのシー
ケンスによる肯定的なスイッチング動作なのみ説明の対
象としているため、不感帯αに就いては触れられていな
いが、シーケンス依存性による不感）骨形成能な内在さ
せていることは、その後の学会発表や刊行物記載による
までもなく、当業者には自明の理となっている。

ともかくも、このような基本ゲート／に対しては、次の
ような動作が可能となってくる。

先に、回路電流ｉｙｋ、第２図中の矢印Ａで示すように
、制御電流値ＩＣ＝００時のゲート／乃至閉ループλの
最大臨界電流ｆｆｆＩ　Ｉｏｒ　ｍｒｔｘよりは小さな
値ＩＡまで流しておいてから、例えば値Ｉｃｅを越える
値ＩＣ−ｌ１ｌにまで制御電流ｉｃを流していくと、矢
印Ｂにて示すように、最終動作点Ｐ、即ち矢印Ａ、Ｂに
よるベクトル的な加算点ＰＫ至る以前に、点αで示すよ
うに、カーブ部分Ｃな横切るため、ゲート／は電圧状態
にスイッチしく以下、単にスイッチと記す）、回路電流
りは出力電流１ｏＬＬｔとして出力負荷抵抗ＲＬに流れ
る。

然し、逆に、制御電流Ｉｃｋ矢印Ｃで示すように先と同
じ値Ｉｎまで流しておいてから、回路電流ｉｙｋ先と同
じ値ＩＡＫまで矢印りで示すように増加していっても、
最終動作点Ｐは同じであるにも係らず、不感帯ａ内での
電流値変化にしか過ぎないため、ゲー）／はスイッチす
ることがなく、従って負荷抵抗ＲＬに出力電流が現れる
ことはない。

このような基本ゲートに対して、従来の既述した否定論
理回路は、周辺抵抗網や入力信号線路中に直列に介挿す
るジョセフソン接合部等の追加構成な施すことにより、
カーブ部分Ｃを第２図中のカーブ部分Ｃｉのように寝か
せ、最大ゲート臨界電流値Ｉ。ｃ’　ｍｔｚｘ　ｋ予定
のゲート’に流値ＩＡより下回らせたものである。

このようにすれば、回路電流乃至ゲート７４流すなタイ
ミング電流ｉｔ、制御電流ｉｏな入力信号電流ｉｐと考
え、例えば各電流値ＩＴ　＋　Ｉｇ　＋　Ｉ、ｔｔｔ＝
０ヤ論理六〇”、ＩＩ−ＩＡ　、　Ｉｇ＝Ｌ＋り論理Ｓ
Ｓ　１　Ｎとすれば、入力信号論理ＸＸＯ“の時にタイ
ミング電流が矢印Ａで示すようＫ”ｌｌ’に立ち上がる
と、この矢印へのみで、変更したカーブ部分Ｃ２を越え
るからＩＯしｔ　＝；＝　（Ｓ　１　／／となり、一方
、信号論理ゝ１　／／の時Ｋ（即ち矢印Ｃで示すバイア
ス下で）、タイミング電流がＳＳ　１　／７に立ち上が
っても、それは矢印Ｃから不感帯内矢印りの経路である
ので、ＩｏＬＬｔ　＝：　’　０　”となり、目的の否
定論理が採れることに／する。

しかし、同じく、この第２図が示すように、このような
不感帯利用の回路では、否定論理に係る出力ゲインＱＩ
＾／Ｉ、に化体して考えると顕らかなように、第２図示
の相対スケールは実際の素子でも大体これに即していて
、ゲインは寧ろロスとなりさえする。即ち否定論理、７
）動作感度はかなり低くなりｈ″−ちだったのである。

このような実情の°下に、以下、本発明による否定論理
回路に就き説明する。

本発明の否定論理回路のへ物的〃な構成、即ち、目に見
える乃至図面に記すことのできる構成子部分は、第１図
示の基本ゲートと全く同様で良く、後述するが、場合に
よっては入力抵抗Ｒｉ　ｋ省いて、より簡単化しても入
出力分離機能な損なわないで回路として満足される。

本発明における構成上の特徴部分は１．ｈ１１仰端子Ｐ
ｃのあるブランチ、この場き、左ブランチコＬ中の両ジ
ョセフソ／接合素子ＪＩ　＋　Ｊ２　ｆ）臨界電流値■
。工＋　ＩＯ２の関係において、 ■６＋　（１ｏ２ｅｅ＊ｅｓ＊ｓ＊＊　ｉ２）としたこ
とＫある。

従って、従来の常識的な既述の（１）式、上、本発明で
は下記（３）式のよう九意図的に変えられている。

１（Ｂ　）　Ｉ（Ｂ　””　１／ｒＬ”　ＩＯ３”’　
１／’・ＩＯ４；　ル〉１・・・・・・・・・（３） また、この（３）式に併記のように、従来、ルの値は少
くとも１な越え、実際には２ｍ３程度なければならなか
ったのに対し、本発明では後述の所からも顕らかなよう
に、それは必須ではなく、ルは１であっても良い。

このような臨界電流値関係（２）は、第３図のような本
発明否定論理動作原理に係る特徴的／ｒ領域ｂｙ作るた
めに必要なものである。

即ち、本発明では、上述した、また、第３図にも併示の
ようＫ、本来的に存在する不感帯ａ？利用するものでは
なく、もつと小さな信号入力電流（制御電流）値範囲に
おいて、従来の単調下降カーブＣの部分に意図的にピー
ク部分Ｃ１な作ることにより、意図的な不感領域ｂｙ作
り、この領域な否定論理動作に利用するものである。

制御端子Ｐｃと接地乃至共通線路端子Ｐ０との間のジョ
セフソン接合部Ｊ、の臨界電流値１ｏｔ　ｋ、同じブラ
ンチ中の他方の接合部Ｊ、のそれ■。１より大きくする
ことにより、何故、この意図的な不感領域すが生まれる
かに就いては次のように説明できる。

各ジョセフソン接合部Ｊ、〜Ｊ４が、夫々、単体のジョ
セフソン接合素子で構成されているとすると、周知のよ
うに、各素子の両端には、印加電流値工、〜■４の大き
さに応じた位相差θ、〜θ４が生じており、θ１〜θ４
が（２ｍ−ｉ）π／２　；　ｍ　””　１　）２、・・
・、簡単にｍ　＝　１としてπ／２＝９０’になると電
圧状態にスイッチする。逆に言うと、各印加電流喧Ｉ、
〜Ｉ４が各臨界電流イ直Ｉ。、〜ＩＯ４に至った時の素
子両端位相差はπ／２である。これを式で表すと次のよ
うになる。

ＩＩ　＝　ＩＯＩ　崗θ１ １２＝Ｉ１画θ。

Ｉ３””Ｉ（１３廊θ３ Ｉ４　＝　Ｉ６４　ｇＩｎθ４　　　　　　・・・１１
＠・・・・（４）一方、閉ルーグーの回路電流端子Ｐａ
　、Ｐｇがら見て、左右両プラ／チの両端位相差θＬ、
θＲはループ条件から等しく、各ブランチコＬ　、　、
２Ｒの各両端位相差θ５．θＲは、夫々のブランチ中の
素子Ｊ、　、　Ｊ、とＪ８．　Ｊ４０位相差の和である
から、次の式な記すことができる。

θ、＝θ、＋０２ θ、＝θ、十θ４ θＬ＝θ翼　　　　　　　　・・曇・・・・・・（５）
次に、制御電流ｉｃがない時、即ち、制御電流値Ｉｃ−
００時に閉ループに流すゲート電流値なＩｏ（０）と表
し、その左ブランチ成分、右ブランチ成分の各値なＩＧ
’ｔ、　（［１）　、　ＩＧＲ（０）と表すと、Ｉａ　
ｊＯ）　＝　ＩＧＬ（０）　＋　ＩＧＲ（０）、−膜化
して Ｉａ　　＝　　ＩＧＬ　＋　　ＩＧＲｓｍｅ＋＋ｓ会壽
＊ｅ　　（６）である。

今、既述の（２）式において、ル〉ｌとすると、ゲート
１流値工Ｇ（０）の増加に伴い、先づ最初にスイッチす
るのは、最も臨界゛電流値の小さな素子Ｊ、である。

素子Ｊ、がスイッチする時のＩＣ＋（０）の左ブランチ
成分ＩＧＬ（０）は、当然Ｉ。、と等しくなる。しかし
、先の（２）式から、素子Ｊ２に関しては、この時のＩ
ｏＬ（０）は素子Ｊ２の臨界電流値Ｉｏｔには至ってお
らず、ＩＱＬ　（０）／ＩＯＩ！　＜　１であるので、
この素子Ｊ２の両端位相差θ２（０）は９０°未満であ
る。従って、左ブランチ両端位相θＬは（５）式より、
この時、θＬ（０）〈１８０°である。

一方、同じ（５）式から、θＬ（０）＝θＲ（０）であ
るので、θＲ（０）＜　１８００．従ってθ５（ｏ）、
θ４（０）＜９０°　となっている。そのため、この時
の右プラーンチ電流値成分工隷（０）は画素子Ｊ、　、
　Ｊ４の臨界電流値■。ｌ＋ＩＯ２以下となっている。

こうした条件下での両ブランチ成分和としてのゲート電
流ｒｏ（ｏ）の値がゲート／としての閾値電流値Ｉ。ｃ
（０）として第３図中のＩｃ　　Ｉａ右カーブ表れてく
るのである。

然るに、制御電流ｉｃが素子Ｊ、に流入していくと、先
のように素子Ｊ、がスイッチする時のゲート電流左ブラ
ンチ成分値Ｉ（ＩＬ　（ＩＣ）はＩＧＬ　（０）と同じ
工。、であっても、素子Ｊ、の印加電流値Ｉ、がＩ２　
＝　Ｉｃ　＋　Ｉ（ＩＬ　（ＩＣ）となるため、素子Ｊ
、の位相差θｔ（ＸＣ）は、その分、９０°に近づいて
行くことになる。

従って、（５）式により、右ブランチ中の画素子Ｊ、　
、　Ｊ、の位相差θ３（Ｉｃ）’＋０４（ＩＣ）もその
増えた分だけ、夫々９０°、計１８０°に近づいていく
べく、夫々の印加電流値Ｉ、　、　Ｉ４を増加させ、結
局は右ブランチ成分ｌ０Ｒ（ＩＣ）が増えていくことに
なる。

そのため、（６）式より、ＩｏＬ’（Ｉｃ　）　＋　Ｉ
ＧＲ（ＩＣ）　　としてのゲート／への印加電流、乃至
はゲート／としての閾値電流値工。。は、先の場合より
制御電流ｉｃが増えるに連れ、その変化率に応じて大き
くなっていく。

これが、第３図にてＩＱ切片から上向き傾斜の部分ＣＷ
となって表れているのである。

而して、Ｆ記から顕らかなように、素子Ｊ、がスイッチ
する時Ｋ、素子Ｊ、の両端位相差も９０゜となっている
ようにする制御電流値Ｉｓ””Ｉｐが与えられれば、ル
ープ条件から右ブランチ中の画素子Ｊ３．　Ｊ、も両端
位相差９０°となり、従って、この時のゲート／の閾値
電流■。ｃ　（Ｉｐ　）は最大ｒｏｔ　ｍα、ｒになる
ことが判かる。この点が第３図にてピーク点乃至単峰極
大点ＣＰとして与えられている。

１直ＩＰ以七の制御電流（面領域では、不感諧形成領域
に至るまでは、総ての素子Ｊ、〜Ｊ、が両端位相差９０
°というゲートスイッチング動作な採るだめ、ゲート閾
値曲線はこの領域では従前と同様に単調に下降するカー
ブαとなる。

このようにして、本発明によれば、ＩＯ切片Ｉｏｃ（０
）よりも大きな回路電流値でもゲー）ｋスイッチさせる
ことのない、言わば負性閾値領域とも呼べる意図的な不
感領域すを作ることができ、これにより、満足な否定論
理な採れるのである。

第１図示の物的構成で、但し上述した本発明の各臨界電
流値１■係な各接合部間に持たせたゲート／を否定論理
ゲートとするため、回路電流端子ＰＧ＆タイミング入力
端子Ｔとして、また、制御電流端子Ｐｃｋ信号入力端子
Ｓとして、それぞれ引き出し、回路電流器、ｑなタイミ
ング電流ｉｔ、制御電流ｉｃｋ信号人力１ｔｔｈｔ５と
置き替えて動作な説明する。各電流値、レベルと論理値
との対応として、制御電流値ＩＢ＝ＯＱ論理値気０〃、
ｌ５＝ＩＰを論理値ゝ１〃とし、タイミング電流値Ｔｔ
も、タイミング入力有りを論哩六１〃と゛して、これｋ
　Ｉ丁＝　Ｉｈ　：　Ｉｏｃ（０）　＜　Ｉｈ　＜　Ｉ
ｏｒ　（Ｉｐ）望ましくはｌ５−（Ｉｏｃ（０）　＋　
Ｉｏｃ（Ｉｐ　）　）／２　　とし、タイミング論理六
〇ＩなＩＴ−０とする。

タイミング電流ｉｔが論理ＳＳ　１　／／に立ち上がっ
た時に、入力信号論理がＳＳ　０１であると、電流値の
変化はＬｒ’１ＱＩＩ上での矢印Ｅでのみ示すタイミン
グ電流ｉｔのみの変化となるため、当該タイミング電流
立ち上がりの過渡状態で、上述したＩＴ軸上のゲート閾
値電流値ｆｏｃ（０）な越え、ゲートなスイッチさせる
ことになり、出力電流ｉｏｕ、ｔが負荷抵抗ＲＬに表れ
る、つまり出力論理１１“どなる。

一方、タイミング屯Ｉ麓ｉｔの立ち北かり以前に信号入
力がゝｌ〃となっていた時には１、矢印Ｆで示されるよ
うに、予じめ点■２までベイアスされている状態で矢印
Ｇで示すよう処タイミング電流１直ＩＴが増加していく
経路となるため、両者のベクトル的な和による動作点Ｐ
ｐは、本発明で意図的に形成した不感領域す内に留まり
、従ってゲート出力論理は＊０〃である。

このように、否定論理が確実に採れることが証されたが
、特Ｋ、両軸ＩＴ　、ＩＩＩ　ＩＣ相対スケールな同一
スケールで示す所からも判かるように、第２図示の従来
の場ｏ　Ｋ比して、取扱う入力信号電流レベルは低い値
の範囲内であり、結局、本発明の否定論理回路はゲイン
が高い、乃至は高入力感度な持つことが判がる。

これな具体的に実証する一列が第４図示の閾値曲線であ
る。

第４図示の揚重は、望ましい臨界電流値相対比な採った
一例で、各素子Ｊ１〜Ｊ４の臨界間流値な次のように設
定したものであるう ＩＯ，＝　０．０５　ｍＡ Ｉｏｚ　＝　０．１０　ｍＡ Ｉｏｓ　　、Ｉ６４　＝　０．１５　ＦＦＩＡ、’、　
（３）式においてル＝３ この場合、Ｉｏｃ（０）　＝　０．１８　ｍＡ　、　　
Ｉｏｃ（Ｉｐ）”　Ｔｏｃｍａｘ＝　０．２０　ｍＡ　
　となるので、論理’１’７）時の各電流”　＋　ｔｓ
　ｉＱ　７　す’グＬ／　ヘルｆ夫ｈ　Ｏ，１９ｍＡ、
　０．０５ｍＡに設定すれば、信号論理に応じて併記の
矢印Ｅか矢印Ｆ　、　Ｇ、７）いづれかの経路に選択的
に沿う動作となる。

内、動作余裕な独立疋考えると、１丁に関しては±０．
０１ｍＡで約±５俤、Ｉｓに就いてはｂＫ関して正負均
等で最大の動作余裕な与えるピークＣＰ下の値ＩＰに対
して正負側で非対称であるが、小さな方の正領域側でも
絶対値レベルが小さいことから２０係程度は採れている
し、負領域側では１００チとなっている。

尚、こうした記述から判かるように、利得や動作余裕は
、上向き傾斜のカーブ部分ＱｔＦ）＃きが強い程、犬き
く採れて望ましいことになる。

そのためには、この第４図示の実際的な例のように、左
ブランチの接合部Ｊ、の臨界電流値Ｉ。。

と右ブランチの接合部Ｊ３．　Ｊ４のそれＩＯ３ｔ　Ｉ
Ｏ４との既述の（３）式中の倍率ルに就いては、ルー３
程度が望ましいことになる。

但し、本発明の動作原理からすれば、否定論理動作その
ものに関してはル＝１であっても満足される。また、左
ブランチの接合部Ｊ２の臨界電流Ｉｏｚと右ブランチの
接合部Ｊ３．　Ｊ、のぞれｒｏｓ　　＋　ＩＯ４とは同
程度であっても良い。

また、上述［７た説明においては、各接合部Ｊ。

〜Ｊ４は、それぞれが単体のジョセフノン接合素子から
成る場合に就いて説明したが、各接合部は並列、直列、
並直列等の複数の単体素子の組み合せで成っていて良く
、要は各接合部とし′〔ぞねそれの臨界電流値Ｉ。ｌ　
＝　ＩＯ４が規定乃至設計できれば良い。

ところで、上述した閾値曲線による本発明の動作な、定
性的に各接合部Ｊ、〜Ｊ４のスイッチング順序を追い乍
ら説明すると、第１図示の構成は更に簡単化、即ち入力
抵抗ＲＬケも省略しても否定論理動作が確保されること
が判かる。

第３．４図示において、入力信号論理ゝ０“の時のタイ
ミング電Ｎ、１１の立ち上がりで矢印Ｅ処示すように該
電流ｉｔが閉ループス中に流入すると、ＩＴ＜０）−Ｉ
。。（０）の点で接合部Ｊ、がスイッチする。

すると、当該Ｉ？　（０）は殆ど右ブランチ、ＩＲ例与
えられ、もって接合部Ｊ、　、　Ｊ、がスイッチする。

これにより、タイミング電流ｉ　ｔ　（０）は出力゛電
流１ｏｕｔとして転流することになるが、このように入
力信号論理ＸＸ□　ＩＩの否定論理な採る動作が完了し
た時点では、接合部Ｊ、は零電圧状態のままである。

そのため、その後に入力信号電流ｉｐが入っても、この
電流ｉｓは当該接合部Ｊ、でシャントされ、アースに流
されるため、抵抗臆がなくとも、入出力分離は完全かつ
確実に行なわれるのである。

従って、入力抵抗Ｒｉ　ｋ付すか付さないかは、本発明
要旨な離れた安全係数設計上の実際的な問題に留まり、
念のため付しておく等の設計は為されるかもしれないが
、必須ではない。

以上のように、本発明によれば、最も基本的な電流注入
型閉ループジョセフソンスイッチングゲートに対して、
要すれば何等の物的な追加構成子な設けずとも、確実な
否定論理が採れ、臨界心流値設定はトンネル障壁層厚味
で設計できることから、平面形状に就いては肯定型のス
イッチングゲートと同一のマスクパター／を流用できる
等、設計、製置性にも優れる外、ゲイン乃至感度を採る
設計も容易、自由となる等、極めて顕著な効果な得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流注入型閉ループジョセフソンスイッチング
ゲート乃至は本発明実施例の否定論理回路の基本的実施
例の物的な概略構成図、第２図は従・Ｋの肯定型、否定
型のゲート動作の一般的な説明図、第３図は本発明否定
論理回路の動作説明図、第４図は具体的−列の閾値曲線
図、である。 図中、／は全体としてのゲート乃至回路、コは閉ループ
、ｕＬは左ブランチ、２Ｂ、ま右ブランチ、Ｊ、　、　
Ｊ、　、　Ｊ３．　Ｊ、はジョセフソン接合部、である
。 １Ｇ　　　　　　第２図 （Ｉｃ）　　　　　第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 四つのジョセフソン接合部な含んで成る閉ループと；該
   閉ルーズの対向する二点に設けられ、該二点な界いに該
   閉ループを左右ブランチに振り分け、各ブランチ中に二
   つづつの上記ジョセフソン接合部とする一対の回路電流
   端子と；一方のブランチ中の上記二つの接合部の間に設
   けられた制御端子と；から成り、 上記一対の回路電流端子の一方なタイミング入力端子、
   上記制御端子な信号入力端子として、それぞれ引き出す
   と共に、上記制御端子と上記一方の回路電流端子間の上
   記ジョセフソン接合部の臨界゛電流値に対して、上記制
   御端子と上記一対の回路電流端子の他方との間のジョセ
   フソン接合部の臨界°電流値な相対的に大きくし、もっ
   て上記一対の回路電流端子間に接続された出力負荷抵抗
   に北記人力信号論理の否定論理な得ることな特徴とする
   ジョセフソン否定論理回路。