JPS6143826A

JPS6143826A - ジョセフソン接合を用いたセルフリセット超伝導ル−プ回路

Info

Publication number: JPS6143826A
Application number: JP16487184A
Authority: JP
Inventors: Mutsuo Hidaka; 睦夫日高
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1986-03-03
Also published as: JPH0342020B2

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接合と超伝導ストリップラインを
用いて構成されるセルフリセット超伝導ループ回路に関
するものである。

従来ジ璽セフノン記憶回路等に用いられるジ。

セフソン接合と超伝導ストリップラインからなる超伝導
ループ回路は図１に示す構成を持つ。図中の超伝導ルー
プ回路は以下のよう圧して動作する。

ゲート電流路１２からゲート電流１ｇ　を流した状態で
入力電流Ｉｓ　を入力線路１１に流すと、ゲート１０が
電圧状態にスイッチする。ゲートＩＯが電圧状態にスイ
ッチすると、ゲート電流Ｉｇは超伝導ループ回路１３を
通って流れる。ゲート１０はバイアス電流が減少し零電
圧状態にリセットする。−１超伝導ループ回路１３はイ
ンダクタンスを持ち、抵抗成分は零であるので次式が成
立する。

Ｌ−＝Ｖｄ電但し　Ｌ：インダクタンス、■＝インダクタンスの両端
電圧工：インダクタンスを流れる電流、ｔ＝時　間ゲー
ト電流Ｉｇが超伝導ループ回路の方に流れ、ゲート１０
が零電圧状態にリセットすると、インので、ゲート電流
Ｉｇ　ｒｉ超超伝導ルー１路路１３方に流れ続ける。こ
の状態からゲート電流Ｉｇが零になると、上記のインダ
クタンスを有する超伝導ス）　ＩＪツブラインに流れる
電流は超伝導ストリップラインの両端の電圧が零の状態
では保存される性質から、超伝導ループ回路１３とゲー
ト１０で形成される回路には循環電流が流れ続ける。

このためゲート電流が零になってもこの超伝導ループ回
路１３は元の状態にリセットされない。従来は前記回路
をリセットするためにリセットゲート１４を超伝導ルー
プ回路１３と直列に接続し、外部からリセット入力線路
１５　ｆｔ用いてリセット信号を与え、リセット１４を
、電圧状態にスイッチさせることで、インダクタンスの
両端に電圧を発生させ上記閉口路に流れる循環電流を零
にリセットしていた・しかし第１図に示すリセットゲート１４を用しるリセッ
ト方法では、外部にリセット信号を発生する回路が必要
になる。このリセット信号を発生する回路は前記ゲート
１０を駆動したゲート電流Ｉｇの電流が零である時間に
駆動せねばならず、ゲー）１０を駆動した電流と別の時
間依存性を持つ電流を用いなければならない、またリセ
ット信号を与える時刻を決定するためのタイミング制御
回路も必要となり回路が複雑になる欠点を有していた。

本発明の目的は上記欠点を除去し、外部からのリセット
信号を不要とするジョセフソン接合を用いたセルフリセ
ット超伝導ループ回路ｔ−提供することＫある。

本発明によればジョセフソン接合を用いたスイッチが一
個または、複数個直列に結合されて構成され入力線路に
引加される電流でスイ、ツチする第１のゲートと、磁気
的に結合された入力線路を持つジョセフソン接合を用い
た第２のゲートと、インダクタンスを有する超伝導スト
リップラインからなる超伝導ループ回路と、前記第１の
ゲートと前記超伝導ループ回路にゲート電流を供給する
ゲート電流路から構成され、前記第１のゲートと第２の
ゲートが直列に結合された第１の電流路と、超伝導ルー
プ回路と第２のゲートの入力線路が直列に結合された第
２の電流路が並列に結合されることを特徴とするジョセ
フソン接合を用いたセルフリセット超伝導ループ回路が
得られる。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明うＯ第２図は本発明の第１の実施例を示すための図で、図中
２０，２４は磁気結合型量子干渉計ゲートである。２２
はゲート電流路でゲート電流Ｉｇが流れる。２１ｒｉゲ
ート２００入力線路でゲート２０と磁気的に結合されて
込る。２５はゲート２０に直列に結合されたゲート２４
０入力線路である。

２３はインダクタンスＬを有する超伝導ストリップライ
ンからなる超伝導ループ回路で、ゲート２４０入力線路
２５　と直列に結合されている。またゲ・一ト２０およ
びゲート２４が直列に結合された第の電流路と、超伝導
ループ回路２３およびグー２４０入力線路２５が直列に
結合された第２の電流路が並列に結合されている。

第２図に示す回路κ、ゲート電流Ｉｇ入力電流Ｉｓ　を
それぞれ第３図に示す時間関係で流す。ゲート電流Ｉｇ
　を時刻ｔ，で流した後、時刻ｉ，で入力電流Ｉｓ　が
入力されると、ゲート２０はスイッチをけじめ、時刻ｔ
，よりゲー｝２０のスイッチ時間と電流の転送時間の和
の時間で１だけおくれて時刻ｔ，に超伝導ループ回路２
３およびゲート２４の入力線路２５に電流ＩＬが現われ
る。−１ゲート２０およびゲート２４に流れる電流をＩ
Ａ　とするとＩＡはゲート電流Ｉｇが入力される時刻ｔ
１で現われ、ゲート電流Ｉｇが超伝導ループ回路２３の
方κ流れる時刻ｔ，で零になる。ＩＡが減少するととＫ
よってゲート２０が超伝導状態ヘリセットされると超伝
導ループ回路２３のインダクタンスの両端の電圧は零と
なるため電流ＩＬは保存される。時刻１４に入力電流Ｉ
ｓが零になっても電流ＩＬ＋ＩＡは影響を受けない。時
ｌ８Ｊ１，でゲート電流ｉｇが零になると、超伏ループ
回路２３に流れる電流は保存されるため超伝導ループ回
路２３とゲー｝　２Ｑ，２４を直列に接続した閉回路に
循環電流が流れる。この循環電流により１１．とＩＡけ
Ｉｋ＝−ＩＬと々る。

その結果ゲート２４にはゲート電流と、入力線路われる
。ここで時間て、けゲート２４のスイッチ時間と、上記
閉回路の回路定数から決定される。またゲート２４はそ
のゲート！ｌｃＲ，１人が零になるので超伝導状態ヘリ
セットされる。

第４図は、電流ＩＡを縦軸にとシミ流ＩＬを横軸にとっ
たゲート２４のしきい仙特性である。上記第２図に示す
回路における第３図のゲート電流Ｉｇｓ入力電流Ｉｓ　
ＩＣ示す時間関係のもとての動作を、第４図を用いて説
明する。最初時刻１゜でポイン）４０にあった動作点は
、ゲート電流Ｉｙの入力によシ時刻ｔ、にはボ千ント４
１に移り、ゲート２０のスイッチにより時刻ｔｓＶｃは
、ポイント４２に移る。ゲート電流Ｉｇが零になること
によって時刻ＩＢには動作点はポイント４３に移りゲー
ト２４はスイッチする。ゲート２４がスイッチすると電
流ＩＡ、ＩＬはともに零となるので動作点はボイ／）４
０ド＝戻る。

算５図に本発明の第２の実施例を示す。ゲート５０は電
ｆｌｔ注入方式の量子干渉計ゲートで、５２はゲート電
流」ｇをグー）５０に供給するゲート電ストリップライ
ン力）らなる超伝導ループ回路、５４はゲート５０に直
列ＩＣＭ合された単一のジョセフソン累子からなるゲー
ト、５５はゲート５４の入力線路で超伝導ループ回路５
３と１６列に結合さねている。抵抗５６はゲート５０の
スイッチによる超伝導ルーズ回路５３への電流の転送お
よびゲート５４のスイッチに！るリセットを確実に行う
ためのグー）　５Ｑ、５４に並列に結合されたダンピン
グ抵抗である。第２図に示す第１の実施例と第５図に示
す第２の実施例とを比較して異なる点はゲート２０の磁
気結合型量子干渉計ゲートがゲート５０づを流れる電流ＩＡ、横軸に超伝導ループ回路２３、　　
　性３ゲート２４の入力線路２５を流れる電流ＩＬをと
　　　　Ｊっている。第６図のディ／トロ０け第３図の
時刻　　　にｔｌｏにおける動作点、ポイント６１　は
時刻１．におけ　　　渉する動作点、ディ／トロ２け時
刻型３における動作点　　　のポイント６３け時刻１．
における動作点である。ま　　　しまた第６図忙示す非
対称なしきい値特性を持つグー　　　る１トけ、動作マ
ージンを広げる目的等でａ　＞　ｂのと　　　る覧きで
もゲート２４に用いることができる。　　　　　　　−
（第７図に本発明の第３の実施例を示す。第７図　　　
有の７０〜７５は第２図の２０〜２５と同じく、それぞ
れ第　　　７１のゲート、第１のゲートの入力線路、ゲ
ート電　　　る。

流路、インダクタンスよりなる超伝導ループ回路　　　
　ｊ第２のゲート、第２のゲートの第１の入力線路で　
　　接・１部から、一定の値の入力電流を常に流してや
：とで動作マージンを広げることができる。こＴ５法は
第２のゲート７４に非対称なしきい値特を持つゲートを
用いた場合、特に有効である。

拭上の説明から明らかなように、第１のゲートよ、二接
合あるいは三接合の磁気結合型量子干はゲートや電流注
入型量子干渉針ゲート、単一）Ｗセ７ンン接合からなる
ゲート等、抵抗を有ないジョセフノン接合を用いたゲー
トを使用す二とができる。また第２のゲートには二接合
あハは三接合の磁気結合型量子干渉計ゲート、単りジョ
セフノン接合からなるゲート等、抵抗をしない磁気的に
結合した入力線路を持つジ、七ソン接合を用いたゲート
を使用することができ試上説明した如く、本発明による
ジョセフソンきを用いたセルフリセット超伝導ループ回
路は東側に比べ外部リセット信号を発生する回路やセッ
ト信号発生口路を駆動する電源リセット信を発生するタ
イミングを与えるタイミング回路が不要になシ、回路の
小型化、設計の容易さ、動作マージンの増大、タイミン
グ回路不要のため動作時間の短縮等の利点を有する。

第３図は実施例におけるゲート電流１ｇｓ入力電流Ｉｓ
超伝導ループを流れる電流工Ｌ１第１のゲートを流れる
電流ＩＡの時間依存性を示すものである。第４図は第１
の実施例における第２のゲートに用いるゲートのしきい
値特性を示したもので縦軸は第１のゲートを流れる電流
ＩＡ１横軸は超伝導ループを流れる電流Ｎ、である。第
５図は本発明の第２の実施例を示すものである。第６図
は非対称なしきい値特性をもつゲートのしきい値特性を
示したもので横軸は超伝導ループに流れる電流ｉ　Ｌ　
ｓ縦軸は第１のゲートに流れる電流１人である。第７図
ｄ本発明の第３の実施例を示すものである。

図において１０・・・ジ、セフノン接合を用いたゲート、１１・・
・入力線路、１２・・・ゲート電流路、１３・・・超伝
導ループ回路、１４・・・リセットゲート、１５・・・
リセット−力線路、２０・・・第１のゲート、２１・・
・第１のゲトの入力線路、２２・・・ゲート電流路、２
３・・・超導ループ回路、２４・・・第２のゲート、２
５・・・第°・お゛作″点、４２・・・第３図の時刻１３における動作点
、４３プ〜３・・・第３図の時刻ｔ、における動作点、５０・・・第
１のゲート、５１・・・第１のゲートの入力線路、５２
・・・ゲート電流路、５３・・・超伝導ループ回路、５
４・・・第２のゲート、５５・・・第２のゲートの入力
線路、５６・・・ダンピング抵抗、６０・・・第３図の
時刻１゜Ｋおける動作点、６１・・・第３図の時刻ｔ、
における動作点、６２・・・第３図の時刻ｔ、における
動作点、６３・・・第３図の時刻ｔ、における動作点、
７０・・・第１のゲート、７１・・・第１のゲートの入
力線路、７２・・・ゲート電流路、７３・・・超伝導ル
ープ回路、７４・・・第２のゲート、７５・・・第２の
ゲートの第１の入力ｌ路、７６・・・Ｗ、２のゲートの
第２の入力線路。

特許出願人　工業技術院長用田裕ア。

Claims

【特許請求の範囲】

ジョセフソン接合を用いたスイッチが一個または、複数
個直列に結合されて構成され入力線路に引加される電流
でスイッチする第１のゲートと、磁気的に結合された入
力線路を持つジョセフソン接合を用いた第２のゲートと
、インダクタンスを有する超伝導ストリップラインから
なる超伝導ループ回路と、前記第１のゲートと前記超伝
導ループ回路にゲート電流を供給するゲート電流路から
構成され、前記第１のゲートと第２のゲートが直列に結
合された第１の電流路と、超伝導ループ回路と第２のゲ
ートの入力線路が直列に結合された第２の電流路が並列
に結合されることを特徴とするジョセフソン接合を用い
たセルフリセット超伝導ループ回路。