JPS6360626A - ジヨセフソン回路 - 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】 〔概要〕 本発明のジョセフソン回路は複数個のジョセフソン接合
論理素子（Ｊｌ、Ｊｌ・・・Ｊｎ　　ｎ＞２）と、前記
ジョセフソン接合論理素子と交互に直列に接続する超伝
導インダクタンス（Ｌｌ、Ｌ２・・・Ｌｎｌ　）と、前
記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊｌ、Ｊｌ・・・Ｊｎ
）の有する一対の端子のうち電流に対して上流側となる
端子を圧いに結合する容量（ＣＩ　　、Ｃ２・・・ｃｎ
）と、前記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊｌ、Ｊｌ・
・・Ｊｎ）の有する一対の端子のうち電流に対して下流
側となる端子を互いに結合する容量１（Ｃ１、Ｃ２・・
・Ｃｎ’　）とを有することを特徴とする。

未発Ｉｌｌによれば、あるジョセフソン接合論理素ｆに
臨界電流以上の電流が流れてこのジョセフソン接合論理
素子の端子間に電圧が生じると、この電圧は容量を介し
て他のジョセフソン接合論理素子の端子間に直ちに印加
する。このため他のジョセフソン接合論理素子にも臨界
電流以上の電流が流れてほぼ同時的に電圧状態となるの
で、各端子間に生じた電圧の総和を効率的に取り出すこ
とができる。

〔産業上の利用分野〕

本発明はジョセフソン接合素子により構成される回路に
関するものであり、更に詳しく言えばより大きな電圧出
力を得ることを可１ｔとするジョセフソン接合素子構成
のインターフェース回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来例に係るインターフェース回路の回路図で
ある１図において１はバイアス電流を供給する負荷抵抗
、Ｊｌ”’Ｊｎは直列に接続されたジョセフソン接合素
子、２はジョセフソン接合素子Ｊｌ−Ｊｎの両端の出力
電圧を検出する負荷回路である。また３は信号電流を流
すことによってＪｌ−Ｊｎをスイッチング動作させるコ
ントロールラインである。

次にこの回路の動作について説明する。いま負荷抵抗ｌ
を介して臨界電流値に近いが臨界電流値以下のバイアス
゛、［ｌＥがＪ、−Ｊｏに流されているとする。この場
合各ジョセフソン接合素子のすべてはまだゼｅｒ　’＋
ｌｊ圧状７ｇにあるので、負荷回路２が検出する電圧は
ゼロである９次にコントロール３に信号電流を流すとコ
ントロールライン３の周囲に磁界が発生し、これに電磁
結合したジョセフソン接合素子Ｊ、−Ｊ、の臨界電流値
は低下する。そして臨界電流値がバイアス１セ流値より
も小さくなると各ジョセフソン接合素子はゼロ電圧状態
から電圧状態に移行する。このため負荷回路２において
各ジョセフソン接合素子の出力する電圧の総和の電圧を
得ることが出来る。このように従来例回路によればジョ
セフソン接合素子の数に応じた出力電圧を得ることがで
きる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで各ジョセフソン接合素子の間には製造上のバラ
ツキがあり、このため臨界電流値も各素子間で若干の違
いがある。また動作時の磁束との結合も各素子間でバラ
ツキがある。従ってコントロールライン３に信号電流が
流れるとき各ジョセフソン接合素子のすべてが同時にス
イッチングするとは限らない０例えば、いまＪ２が最初
に電圧状１ｇに移行したとするとＪ２の両端に電圧が生
じるが、この電圧は負荷回路２の両端にも印加するので
バイアスの電流は負荷回路２の側にも分流することにな
る。このためこれまでジョセフソン接合素子側に流れて
いたバイアス電流はその分減少することになるので、Ｊ
２以外の他のジョセフソン接合素子のスイッチングは妨
げられる。

このように従来例の回路によれば各ジョセフソン接合素
子がお圧いのスイッチングを妨げる作用をするので、実
際には充分な電圧を得ることができないという問題があ
る。

本発明はかかる従来の問題点に鑑み創作されたものであ
り、出力電圧を有効に取り出すことを可能とするジョセ
フソン回路の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

末完ＩＩのジョセフソン回路はｊ４１ａ個のジョセフソ
ン接合論理素子（Ｊｌ　　、Ｊ２・・・Ｊｎ　ｎ＞２）
と、重犯ジョセフソン接合論理ぶ子と交互に直列に接続
する超伝導インダクタンス（Ｌｌ、Ｌ２・・・Ｌｎ、＋
　）と、前記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊｌ、Ｊ２
・・・Ｊｎ）の右する一対の端子のうち電流に対して上
流側となる端子を互いに結合する容Ｈ（Ｃ＋、Ｃ２・・
・ｃｎ）と、前記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊｌ、
Ｊ２・・・Ｊｎ）の有する一対の端子のうち電流に対し
て下流側となる端子を互いに結合する容ｆａ（Ｃ＋’、
Ｃ２′・・・ｃｌ／）とを有することを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、スイッチング前、超伝導インダクタン
スを介して直列のジョセフソン接合論理素子（Ｊｌ、Ｊ
２・・・Ｊｎ）のすべてにバイアス電流が流れている０
次に外部からの信号を受け、いずれかのジョセフソン接
合論理末子がスイッチングして該ジョセフソン接合論理
素子の両端に電圧が現れると、この電圧は容量（ＣＩ　
　、Ｃ２・、。

ｃｎ）および容Ｎ　（Ｃ＋’　、　Ｃ２…Ｃｎ　）を介
して他のジョセフソン接合論理素子の両端に瞬時に伝達
される。これにより他のジョセフソン接合論理素子は、
はぼ同時にスイッチングして各素子の両端から電圧を出
力するので、総和としての電圧を効果的に取り出すこと
ができる。。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。第１＠は本発明の実施例に係るジョセフソン回路の回
路図であり、Ｊｌ−Ｊｎはジョセフソン接合素子Ｊ＋　
”Ｊｎ　、Ｌ＋　　、Ｌ２−・Ｌ　ｎ−１はジョセフソ
ン接合素子Ｊ、−Ｊｎと交互に直列に接続する超伝導イ
ンダクタンスである。

またＣ１〜Ｃｎは各ジョセフソン接合素子の有する一対
の端子のうち上流側の端子を接続する容量であり、ｃｔ
−ｃｎは下流側の端子を接続する容量である。

次に第２図を参照しなから木５１１ＪＩの実施例の作用
について説明する。いま上流側から下流側に向かってバ
イアス電流を流しておく、このときバイアス電流ｆ１は
各ジョセフソン接合素子の臨界ＴｒＬ流値よりも低いの
ですべてのジョセフソン接合素子はゼロ電圧状態にあり
、回路の全体の出力電圧はゼロである。

次いで不図示の信号電流を流すことにより各ジョセフソ
ン接合素子の臨界電流値を低下させる。これにより例え
ば最初に１２がスイッチングして電圧状ＴＩに移行した
とする。この電圧は瞬時に発生するので、超伝導インダ
クタンスはオープン、一方、容量は短絡状態とみなすこ
とができる。（第２図（ｂ））、このためＪ２の両端に
発生した電圧はＪｌ、Ｊ３・・・Ｊ、ｌの両端に同時的
に印加してバイアス電流を更に増加させるので、すべて
のジョセフソン接合素子はほぼ同時的にスイッチングし
て各ジョセフソン接合素子の両端に電圧が出力する。

このようにして本発明の実施例回路によれば、すべての
ジョセフソン接合素子をほぼ同時的にスイッチングさせ
ることができるので、効率良く所定の出力電圧を得るこ
とができる。

第３図は本発明の別の実施例に係るジョセフソン回路の
回路図である。この回路においても、各ジョセフソン接
合素子の上流側の端子を容量ｃｌ、ｃ２・・・Ｃｎ−１
により接続し、一方、下流側の端子をｃｌ、ｃ２’・・
・Ｃｎ−１により接続している。この回路も第１図の回
路と同様の動作を行い、同様の作用効果を得ることがで
きる。

なお実施例では単一のジョセフソン接合素子を用いて構
成したが、その他の、例えばいくつかのジョセフソン接
合素子を組み合わせた５ＱＵＩＤ回路や論理回路等のジ
ョセフソン接合論理素子であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のジョセフソン回路によれ
ば所定の出力電圧を効率良く得ることができるので、種
々のジョセフソン回路のインターフェース回路として利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るジョセフソン回路の回路
図、 第２図は第１図の回路の動作を説明する図、第３図は本
発明の別の実施例に係るジョセフソン回路の回路図、 第４図は従来例のジョセフソン回路の回路図である。 （符号の説明） Ｊ１〜Ｊｏ・・・ジョセフソン接合素子、ＣＩ−ｃｎ・
−・容量、 ＣＩ…Ｃｎ・・・容量、 Ｌ１〜Ｌ　ｎ　−１・・・超伝導インダクタンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個のジョセフソン接合論理素子（Ｊ＿１、Ｊ＿２…
   Ｊ＿ｎｎ＞２）と、 前記ジョセフソン接合論理素子と交互に直列に接続する
   超伝導インダクタンス（Ｌ＿１、Ｌ＿２…Ｌ＿ｎ＿−＿
   １）と、 前記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊ＿１、Ｊ＿２…Ｊ
   ＿ｎ）の有する一対の端子のうち電流に対して上流側と
   なる端子を互いに結合する容量（Ｃ＿１、Ｃ＿２…Ｃ＿
   ｎ）と、 前記各ジョセフソン接合論理素子（Ｊ＿１、Ｊ＿２…Ｊ
   ＿ｎ）の有する一対の端子のうち電流に対して下流側と
   なる端子を互いに結合する容量（Ｃ＿１′、Ｃ＿２′…
   Ｃ＿ｎ′）とを有することを特徴とするジョセフソン回
   路。