CH624516A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
CH624516A5
CH624516A5 CH1383077A CH1383077A CH624516A5 CH 624516 A5 CH624516 A5 CH 624516A5 CH 1383077 A CH1383077 A CH 1383077A CH 1383077 A CH1383077 A CH 1383077A CH 624516 A5 CH624516 A5 CH 624516A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
quantum
flux
quanta
flow
transfer
Prior art date
Application number
CH1383077A
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Dr Baechtold
Pierre Dr Gueret
Original Assignee
Ibm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibm filed Critical Ibm
Priority to CH1383077A priority Critical patent/CH624516A5/de
Priority to GB20085/78A priority patent/GB1580602A/en
Priority to DE2843647A priority patent/DE2843647C3/de
Priority to FR7829861A priority patent/FR2408900A1/fr
Priority to JP13274278A priority patent/JPS5472927A/ja
Priority to US05/957,941 priority patent/US4186441A/en
Publication of CH624516A5 publication Critical patent/CH624516A5/de

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/02Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0858Generating, replicating or annihilating magnetic domains (also comprising different types of magnetic domains, e.g. "Hard Bubbles")
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/32Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using super-conductive elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/831Static information storage system or device
    • Y10S505/832Josephson junction type

Description

624516
PATENTANSPRÜCHE
1. Flussquantengenerator zur Zuführung einzelner magnetischer Flussquanten in eine supraleitfähige Schicht, gekennzeichnet durch einen Flussquantenemitter (4), der einen Vorrat an Flussquanten erzeugt, und ein Transferelement (1,8), das die Quanten einzeln zur Weiterleitung freigibt.
2. Flussquantengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Emitterleitung (4), die unter dem Einfluss eines Emitterimpulses (IE) einen Vorrat von Flussquanten (10) in einer supraleitfähigen Vorratsschicht (2) erzeugt, in welcher der Vorrat räumlich durch Begrenzungsschichten (5,6) bestimmt ist.
3. Flussquantengenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschichten (5,6) eine trichterartig in einen Transferkanal (8) übergehende Verengung der Vorratsfläche umschliessen und dass der Transferkanal durch das magnetische Feld eines eine Transferleitung (1) durchfliessenden Stromes (Itf) beeinflusst wird, die orthogonal zum Transferkanal verläuft.
4. Flussquantengenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterartige Verengung einen Kanal bildet, der einen Winkel zum Transferkanal (20, Fig. 3) bildet, derart dass das Magnetfeld des die Transferleitung (17) durchfliessenden Stromes (ITF) nur dasjenige Flussquant durch den Transferkanal zu bewegen vermag, das sich unmittelbar im Winkel befindet.
5. Flussquantengenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine Verengung (23, Fig. 4) aufweist, die einen Abstand zwischen dem im Winkel (21) liegenden und dem nächstfolgenden (25) Flussquant erzeugt, der grösser ist, als der Abstand zwischen den übrigen, im Kanal nachfolgenden Flussquanten.
6. Flussquantengenerator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Transferleitung (28, Fig. 5) so angeordnet ist, dass das Magnetfeld des sie durchfliessenden Stromes (ITfi) auf die im Kanal vor dem Winkel liegenden Flussquanten einwirkt, und dass eine zweite Transferleitung (29) so angeordnet ist, dass das Magnetfeld des sie durchfliessenden Stromes (Ito) auf das im Kanal im Winkel (30) liegende oder sich durch den Transferkanal bewegende Flussquant wirkt
7. Flussquantengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein am Eingang des Transferkanals (38, Fig. 10) angeordnetes Josephson-Interferometer (35), das beim Umschalten in einen ersten Zustand ein Flussquant aus dem Vorrat (32) über einen Josephson-Übergang (37) aufnimmt und beim Umschalten in seinen zweiten Zustand das Flussquant über seinen anderen Übergang (36) an den Transferkanal abgibt.
Datenspeicher- und -Verarbeitungsvorrichtungen, bei welchen magnetische Flussquanten als Träger der Information verwendet werden, sind bekannt. Die Flussquanten werden in einer dünnen Schicht aus einem Supraleiter zweiter Art, der in der Schubnikoff-Phase betrieben wird, gespeichert und mit Hilfe von Magnetfeldern bewegt. Vgl. M.H. Cohen: Supercon-ductivity in Science and Technology, Chicago und London, 1968, Seiten 4,5 und 12. Ebenso vgl. D. Fishlock: A Guide to Superconductivity, London und New York, 1969, Seiten 18 bis 23 sowie 36 bis 37.
Praktische Ausführungen derartiger Vorrichtungen sind auch schon bekannt geworden. Die Vorrichtungen weisen nebst dem Speichermedium, das aus einer dünnen supraleitfähigen Schicht besteht, Mittel zum Einspeisen, zum Bewegen und zum Auslesen der Flussquanten auf. Das US-Patent 3 201 765
beschreibt ein solches Gerät, in dem Flussquanten in einer Zinn-Blei-Schicht durch eine Magnetspule oder-Windung erzeugt werden. Auch in der deutschen Offenlegungsschrift 2 455 718 werden Flussquanten durch eine Magnetspule in einer supraleitfähigen Niobschicht erzeugt. Diese Art, Flussquanten zu erzeugen, ist sehr einfach und wirkungsvoll. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es schwierig ist, zuverlässig einzelne Flussquanten in der supraleitfähigen Schicht zu erzeugen. Die notwendigen Voraussetzungen müssen dazu äusserst genau eingehalten werden. Praktisch tritt häufig der Fall auf, dass nicht ein sondern mehrere Flussquanten erzeugt werden, wodurch Störungen und Unsicherheiten in der gespeicherten Information hervorgerufen werden.
Es ist bekannt, dass Magnetblasenspeicher (Magnetic Bub-ble Domain Memories) in verschiedener Hinsicht den Fluss-quantenspeichern analog sind. Auch dort wird Information in Form beweglicher magnetischer Bereiche in einer dünnen Schicht gespeichert und Mittel zur Erzeugung, Bewegung und Auslese der Bereiche sind erforderlich. Ein Magnetblasengenerator ist im Zusammenhang mit einem Speicherwerk in Fig. 8 des US-Patentes 3 778 788 gezeigt. Die Verhältnisse bei der Erzeugung der Magnetblasen sind jedoch mit denen bei der Erzeugung von Flussquanten nicht in jeder Hinsicht vergleichbar. Das Flussquant ist eine naturgegebene, bestimmte Grösse, Magnetblasen können nach Wunsch kleiner oder grösser erzeugt und auch geteilt werden. Der dort dargestellte Magnetblasengenerator ist daher auf das vorliegende Problem nicht übertragbar.
Ziel der Erfindung ist es, einen Flussquantengenerator zu schaffen, der in Abhängigkeit von einem äusseren Signal zuverlässig ein und nur ein Flussquant in einer supraleitenden Schicht erzeugt. Dieser Generator soll möglichst geringe Anforderungen an die Genauigkeit der ihn steuernden Signale stellen. Weiterhin soll der Generator leicht und billig herstellbar sein. Auch soll der Generator in der bekannten Planartechnik herstellbar sein, wie sie für supraleitende Elemente der Datenverarbeitung bekannt ist. Diese Ziele werden erreicht durch einen Emitter, der Flussquanten auf Vorrat erzeugt und ein Transferelement, das die Quanten einzeln zur Weiterleitung freigibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 und 2 Grundriss und Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 3;
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 Stromverlauf der Signale im Beispiel gemäss Fig. 5;
Fig. 7 Prinzipschaltung und Kennlinien eines Interferome-ters;
Fig. 8 und 9 Darstellung des Interferometers; und
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Interferome-
ter.
Datenverarbeitungsvorrichtungen, die mit Flussquanten in Typ-II-Supraleitern arbeiten, basieren bekanntlich darauf, dass magnetischer Fluss den Supraleiter in Form eng begrenzter Flussquanten durchdringen kann. Diese Flussquanten sind umgeben und zusammgengehalten von einem rotierenden Strom im Supraleiter und haben einen magnetischen Fluss der Grösse 2,07 • 10~15 Vs. Die Flussquanten (vortices) können unter dem Einfluss eines Transportstromes bewegt werden, in dessen Magnetfeld sie der Lorenzkraft unterliegen, die rechtwinklig auf der Richtung des Transportstromes und der Achse der Quantenbündel steht Die Lorenzkraft bewegt die Quanten durch den Supraleiter. Die Flussquanten können daher am Rand des Supraleiters eintreten, sich in der Fläche desselben
2
5
10
15
20
25
30
J5
40
45
50
55
c.J
65
3 624516
fortbewegen und ihn am gegenüberliegenden Rand wieder ver- andererseits gegeben ist. Die Dichte der Flussquanten wird in lassen. der Nähe des Emitters am grössten sein und im Bereich des
Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist planar auf einem geeigneten Trichters, der zum Transferkanal 8 führt, abnehmen, so dass am Substrat, das nicht dargestellt ist, aufgebaut. Auf der Substrat- Eingang des Trichters stets ein einzelnes Flussquant zur Verfü-oberfläche sind eine Anzahl von Leitungen aus supraleitfähi- s gung steht. Ein Stromimpuls ITF geeigneter Grösse und Rich-gem Material niedergeschlagen, z. B. aufgedampft, die vonein- tung in der Transferleitung 1 erzeugt ein Magnetfeld, das das ander isoliert sind. Das Substrat kann aus Silicium oder einem zunächst bei der Leitung im Trichter sich befindliche Flussanderen geeigneten Material bestehen. Die Leitungen können quant durch den Transferkanal 8 in den Bereich der Transportaus einer Blei-Indium-Legierung, aus Niob oder anderen Metal- leitung 3 schiebt. Damit gerät das Flussquant unter den Einfluss len, die supraleitfähig sind, bestehen. Die dazwischen liegenden io des Stromes Itr und wird in die nächstliegende Vertiefung des Isolationsschichten können aus Oxyden dieser Metalle oder Transportmusters 9 bewegt. Die Richtung des Stromes wird so anderen geeigneten Isoliermaterialien bestehen. Die metalli- gewählt, dass das Flussquant in eine Vertiefung der Begren-schen Schichten werden durch Niederschlag aus der Dampf- zungsschichten 7 gerät. Da die Vertiefungen durch den säge-phase, durch chemischen Niederschlag oder durch eine andere, zahnartigen Rand der Begrenzungsschichten miteinander verbekannte Methode aufgebracht. Die Formen der Leitungen is bunden sind, wird durch Richtungswechsel des Stromes Itr das und Flächen werden allgemein durch Masken bestimmt, kön- Flussquant gemäss der angegebenen Pfeilrichtung im Muster 9 nen aber anders festgelegt werden. Die Isolationsschichten nach oben bewegt.
werden durch Oxydieren der Metallflächen, durch kathodi- Offensichtlich kann den einzelnen Vertiefungen des sches Sprühen oer auf andere bekannte Art erzeugt. Musters 9 ein Stellenwert einer Binärzahl zugeordnet werden,
Auf die ebene Oberfläche des Substrats wird bei der Her- 20 und es kann z. B. festgelegt werden, dass der Wert bei Anwe-
stellung zunächst die Transferleitung 1 aufgebracht und mit senheit eines Flussquantums in der betreffenden Vertiefung einer Isolationsschicht abgedeckt. In einem nachfolgenden z. B. 1 und bei Abwesenheit eines Flussquantums 0 betragen
Schritt werden gleichzeitig die Vorratsschicht 2 und die Trans- soll. Das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft also portleitung 3 aufgebracht, die beide die früher hergestellte ein Schieberegister für binäre Information und der erfindungs-
Transferleitung 1 teilweise überdecken, von dieser aber elek- 25 gemässe Flussquantengenerator wird als Schreibstation dieses trisch isoliert sind. In einem weiteren Schritt werden gleichzei- Schieberegisters verwendet. Geeignete Lesestationen, die das tig die Emitterleitung 4 und die Begrenzungsschichten 5,6 und Schieberegister vervollständigen würden, gehören nicht zur
7 aufgebracht. Ein Abschnitt der Emitterleitung 4 überdeckt Erfindung; auch sind sie aus den eingangs genannten Veröffent-
einen Teil des äusseren Randes der Vorratsschicht 2. Zwischen lichungen bereits bekannt.
den Begrenzungsschichten 5 und 6 liegt der Transferkanal 8, 30 Das besonders einfache Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der vom Rand der Vorratsschicht 2 über die Transferleitung 1 weist bei gewissen Anwendungen Nachteile auf. Die Erzeu-hinweg über die Transportleitung 3 führt. Oberhalb der Trans- gung einzelner Flussquanten erfordert hier eine ziemlich portleitung 3 bilden die Begrenzungsschichten 5 und 6 zusam- genaue Bemessung des Transferimpulses Itf- Die Ausführungs-men die eine Seite des sägezahnartigen Transportmusters 9, form gemäss Fig. 3 behebt diese Schwierigkeit ohne zusätzli-dessen andere Seite durch die Begrenzungsschicht 7 gebildet 35 chen Aufwand. Der Aufbau der Vorrichtung gemäss Fig. 3 ist wird. Zum besseren Verständnis ist der Aufbau der Vorrich- dem der Fig. 1 im grossen und ganzen ähnlich, so dass nur tung im Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 dargestellt. anders ausgebildete Teile beschrieben werden. Der Strom auf Die Querschnittzeichnung entspricht nicht den wirklichen der Transferleitung 17 fliesst hier unmittelbar durch die VorAbmessungen, sondern ist in der Senkrechten stark auseinan- ratsschicht 16, weshalb beide durch ein und dieselbe Metall-dergezogen. Nebst dem Substrat 11 sind nur die supraleitfähi- 4« schicht gebilet sind. Der Transferkanal 20 ist gegenüber dem gen Schichten gezeigt und dazwischenliegende Isolationen Kanal 8 in Fig. 1 so abgewinkelt, dass der Transferstrom jeweils sind weggelassen. Ein Impuls des Stromes I& der in der durch nur ein einzelnes Flussquant beeinflussen kann, wenn dieses an den Pfeil angegebenen Richtung der Emitterleitung 4 zugeführt der Trennungsecke 21 erscheint. Der Emitterimpuls IE wird so wird, induziert in der Vorratsschicht 2 einen oder mehrere in dimensioniert, dass die Flussquanten, die in der Vorratsschicht sich geschlossene Wirbelströme, deren jeder ein Flussquant 10 45 16 zur Verfügung stehen, eine dichte Wolke bilden. Dadurch umschliesst. Diese von einem Wirbelstrom umschlossenen wird bewirkt, dass einzelne Flussquanten in den Transfertrich-Flussquanten lösen sich von der Emitterleitung ab und strömen ter 20 hineingedrückt werden bis zur Trennungsecke 21. Dort in die Schicht 2, wo sie einen Vorrat von Flussquanten bilden. wird nur das erste Flussquant, das anstelle des Kreuzes mit 1 Da die Schicht 2, wie alle leitenden Schichten der Vorrichtung, bezeichnet ist, vom Magnetfeld des Transferstromes bewegt, im Betrieb supraleitend ist, bleiben die Wirbelströme und damit w Zu beachten ist, dass unter dem Kanal 20 die Transferleitung 17 die Flussquanten auf die Dauer bestehen. Es steht also in der und der Vorsprung 22 der Transportleitung sich derart überlap-Vorratsschicht 2 stets eine genügende Anzahl von Flussquan- pen, dass bei Koinzidenz des Transferstromes und des Trans-ten zur weiteren Verwendung in der Vorrichtung bereit. portstromes ein genügend starkes Magnetfeld erzeugt wird, um
Die die Flussquanten in der Zeichnung andeutenden Ringe das erste Flussquant in der Trennungsecke 21, dessen Stellung tragen ein Kreuz. Das bedeutet, dass die magnetischen Dipole 55 mit 1 bezeichnet ist, über die Stellung 2 hinweg in die Stellung 3
in der Zeichnungsebene nach unten gerichtet sein sollen. Diese zu befördern.
Richtung hängt von der Richtung des Stromes Ie in der Emitter- Die soeben beschriebene Ausführung wird noch deutlicher leitung ab und wäre umgekehrt, wenn der Strom entgegenge- anhand der Fig. 4. Hier ist angenähert die Richtung des Trans-setzt fliessen würde. Der Zusammenhang zwischen der Strom- ferimpulses ITF eingezeichnet, der zusammen mit dem Transflussrichtung in den verschiedenen Leitungen und der Richtung c- portimpuls Itr das Feld erzeugt, welches das Flussquant aus der der magnetischen Dipole sowie deren Bewegung ist dem Fach- Trennungsecke heraus in das Einflussgebiet der Transportlei-mann ohne weiteres klar und wird daher hier nicht im einzelnen tung befördert. Die Anforderungen an die Genauigkeit der erklärt. Impulse können weiterhin vermindert werden durch die in
Da die Flussquanten in der Vorratsschicht beweglich sind Fig. 4 gezeigte Abstandsnase 23. Diese Nase bewirkt eine Ver-
und da sie einerseits sich gegenseitig abstossen, andererseits « engung des Transferkanales unmittelbar vor der Trennungs-
einem Ort minimaler Energie zustreben, halten sie sich vor- ecke. Dadurch entsteht ein räumlicher Abstand zwischen dem zugsweise in der Mitte der Fläche auf, die durch die Emitterlei- ersten in der Ecke liegenden und den ihm nachfolgenden Fluss-
tung 4 einerseits und die Begrenzungsschichten 5 und 6 quanten. Es ist offensichtlich, dass das Magnetfeld der koinzi-
624516
4
dierenden Ströme ITF und ITR in der Richtung der zweiten Hälfte 24 des Transportkanales wirkt und somit nur das als erstes bezeichnete Flussquant bewegt. Die weiteren Flussquanten, die noch im Transferkanal Abschnitt 25 liegen, können durch das Magnetfeld nicht bewegt werden. Erst wenn das 5 erste Flussquant in den Bereich der Transportleitung fortgeschoben ist, rutscht das nächste Flussquant unter dem Druck der Vorratswolke in die Trennungsecke nach. Offensichtlich ist es notwendig, den Transportimpuls so zu bemessen, dass er für sich allein und ohne Koinzidenz mit dem Transferimpuls nicht i o in der Lage ist, ein Flussquant aus der Trennungsecke 21 herauszuschieben.
In Anwendungen, wo die Anforderungen an die Genauigkeit der Impulse bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen immer noch zu hoch erscheint, kann die Ausführung 15 gemäss Fig. 5 gewählt werden. Hier sind zwei verschiedene Transferleitungen 28,29, vorgesehen. Der Strom ITF1 auf Leitung 28 drängt die Flussquanten aus dem Trichter in den Transferkanal bis zur Trennungsecke 30. Einem weiteren Vordringen wirkt ITF1 entgegen. Erst das Zusammenwirken mit ITF2 und 20 dem Transportimpuls Itr schiebt das erste Quant aus der Trennungsecke in den Wirkungsbereich der Transportleitung. Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf und den Zusammenhang der elektrischen Signale ITF1, Itf2 und Itr.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen 25 Flussquantengenerators benützt ein Interferometer mit Josephson-Übergängen. Solche Interferometer sind an sich bekannt, vgl. z. B. R.C. Jaclevick, J. Lamberg, J.E. Mercereau, A.H. Silver, Physical Review, 150 A1628, November 1965. Nachfolgend wird gezeigt, dass sich dieses Element zum Trans- 30 fer eines einzelnen Flussquants unter Einfluss zweier Stromimpulse eignet. Fig. 7A zeigt die Steuer-Kennlinie des Interfero-meters gemäss Fig. 7B. Der maximale Superstrom IG max ist als Funktion des Steuerstromes Ic aufgetragen. Das Interferometer kann sich, je nach angelegtem Steuerstrom, in verschiede- 35 nen Zuständen befinden: Für kleine Steuerströme befindet es sich im Flussquantenzustand 0, d. h. der Kreis, gebildet aus den beiden Josephson-Kontakten und der Interferometerinduktivi-tät, enthält keinen magnetischen Fluss. Wird, bei einem kleinen Gate-Strom IG. der Steuerstrom erhöht, dann wird, für die ange- 40 gebene Anordnung ein Flussquant <E>o = 2,07 • 10~15 Vs durch den linken Kontakt eingezogen und das Interferometer kommt in den Flussquantenzustand +1. Wird der Steuerstrom Ic wieder auf 0 reduziert, dann verlässt das Flussquant das Interferometer über den rechten Kontakt. Damit ist ein einzelnes Fluss- 45 quant durch das Interferometer transportiert worden. Diese Anordnung und Operation entspricht also genau einer Zelle eines «Flux-Shuttle» Schieberegisters, vgl. dazu T.A. Fulton, R.C. Dynes, P.W. Anderson «The flux shuttle - a Josephson junction shift register employing single flux quanta», Proc. 50 IEEE, Vol. 61, No. 1, Januar 1973, Seiten 28-35.
Fig. 8 zeigt perspektivisch die Anordnung des Interferome-ters anstelle des Kanals. Im Vordergrund ist der Vorrat an Flussquanten in der Nähe der nicht gezeigten Emitterleitung. Es spielt keine Rolle, dass im Gegensatz zu den anderen Zeich- 55 nungen hier die Dipolrichtung der Quanten nach oben zeigt. Die Impulse IG und Ic treten an die Stelle der beiden Transferimpulse. Nachfolgend soll gezeigt werden, dass diese Anordnung tatsächlich Flussquanten übertragen kann. Die Energie eines Flussquants in einer Vorratsschicht der Dicke von 2 ist: e.o rials und 1 die Dicke des die Flussquanten aufnehmenden Supraleiters ist.
Die Energie eines Flussquants in einem Interferometer mit magnetischem Feld über einer Grundplatte beträgt:
Em
~ *0
$n W
TTUord wobei die Abmessungen W, r, d, in Fig. 9 angegeben sind als: W: die Breite des Interferometerleiters,
r: der durchschnittliche Radius der Interferometerschleife, d: der Abstand des Leiters über der Grundplatte.
Wenn z. B. W/r = 0,5 und d = 2 gesetzt wird, beträgt Em/Ev ungefähr
0,5
In
Daraus ergibt sich: Em < Ev.
Aus dieser Abschätzung ergibt sich, dass ein Flussquant, dessen Feld über einer Grundplatte liegt, weniger Energie enthält als ein Flussquant, dessen Feld die Grundplatte in einem Wirbelstrom durchdringt. Das bedeutet, dass es möglich ist, Flussquanten aus der Vorratsschicht in den Josephson-Über-gang des Interferometers zu verschieben, wenn die Flussquanten unter einem gewissen Druck in Richtung des Transfers stehen.
Die auf das Flussquant bei Eintritt in das Interferometer wirkende Kraft lässt sich wie folgt abschätzen: Bei einer unteren kritischen Feldstärke Hd =100 A/cm dürfte ein Transportfeld von HcI/2 angelegt werden. Die Transferkraft bestimmt sich zu:
H
®TF ~
cl 2 '
E„ =
v 2ir yc
In
XL
wobei Ä.Ldie Londonsche Eindringtiefe, |io die Permeabilität des Vakuums, Oo ein Flussquant, % die Kohärenzlänge des Mateund die auf das Flussquant bei Überqueren eines Übergangs des Interferometers wirkende Kraft beträgt:
FiNTF w " jmax •
Dabei ist 1 die Breite des Übergangs ortogonal zur Steuerleitung und jmax die Stromdichte. Praktisch betragen z. B. 1 = 5 (im und jmax = 2 kA/cm2. Daraus ergibt sich:
jroax-1 = 1 A/cm2.
Das entspricht einer Kraft, die geringer ist, als die Kraft, die ein Flussquant an einer Haftstelle hält (Pinning Force). Aus diesem Grunde muss also eine zusätzliche Kraft vorhanden sein, um die Haftkraft zu überwinden und das Flussquant in das Interferometer zu schieben. Diese zusätzliche Kraft ist der magnetische Druck, der auf die Flussquanten im Vorrat wirkt und die durch den Strom Itr verursachte Lorentzkraft. Unter dem Einfluss dieser Lorentzkraft wird ein Flussquant in das Interferometer geschoben sobald dieses mit dem geeigneten Steuerstrom ein Flussquant aufnehmen kann.
Fig. 10 zeigt die praktische Anordnung eines Flussquantengenerators mitTransfer-Interferometer. Der Impuls IE in der Emitterleitung 34 erzeugt eine Flussquantenwolke in der Vorratsschicht 32. Die Vorratsschicht 32 dient als Grundplatte des Interferometers 35 und bildet gleichzeitig die Transportleitung 33. Die Transportleitung führt den Transportstrom ITR) der die Flussquanten, die den Transferkanal 38 durchlaufen haben, je nach seiner Richtung an eine der hier nicht dargestellten
5 624516
Begrenzungsschichten schiebt. Die Steuerleitung des Interfero- sen. Die Wirkung des Interferometers ist analog der mechani-
meters, die in der Darstellung von Fig. 8 den Strom Ic geführt sehen Wirkung des Malteserkreuzes, das bei jeder Bewegung hatte, dient nun als Transferleitung 31 und führt den Transfer- zwangsläufig eine und nur eine Kugel transportiert.
ström ITF. Mit einem Strom IG in der gezeigten Richtung und Die Transportrichtung der Flussquanten wird durch die einem Transferstrom Itf ansteigend von 0 wird ein Flussquan- 5 Richtung von IG vorgegeben. Dieser Strom kann dauernd flies-
tum in das Interferometer 35 gezogen. Wird Itf wieder auf 0 sen oder kann in den Impulspausen, wenn kein Flussquanten-
reduziert, so wird das Flussquantum in den Kanal 38 ausgestos- Transfer erforderlich ist, abgeschaltet sein.
G
3 Blatt Zeichnungen
CH1383077A 1977-11-14 1977-11-14 CH624516A5 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1383077A CH624516A5 (de) 1977-11-14 1977-11-14
GB20085/78A GB1580602A (en) 1977-11-14 1978-05-17 Magnetic vortex generator
DE2843647A DE2843647C3 (de) 1977-11-14 1978-10-06 Flußquantengenerator
FR7829861A FR2408900A1 (fr) 1977-11-14 1978-10-13 Generateur de tourbillons magnetiques
JP13274278A JPS5472927A (en) 1977-11-14 1978-10-30 Spiral yarn generator
US05/957,941 US4186441A (en) 1977-11-14 1978-11-06 Magnetic vortex generator with a vortex pool and single vortex transfer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1383077A CH624516A5 (de) 1977-11-14 1977-11-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH624516A5 true CH624516A5 (de) 1981-07-31

Family

ID=4395694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1383077A CH624516A5 (de) 1977-11-14 1977-11-14

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4186441A (de)
JP (1) JPS5472927A (de)
CH (1) CH624516A5 (de)
DE (1) DE2843647C3 (de)
FR (1) FR2408900A1 (de)
GB (1) GB1580602A (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0828114B2 (ja) * 1987-07-10 1996-03-21 日本電気株式会社 磁気記憶素子
US5079219A (en) * 1989-12-22 1992-01-07 University Of Colorado Foundation, Inc. Storing information-bearing signals in a superconductive environment using vortices as digital storage elements
CN1109329C (zh) * 1998-03-30 2003-05-21 科学技术振兴事业团 磁记录方法和磁记录设备
US6787798B1 (en) * 2001-01-17 2004-09-07 The Texas A&M University System Method and system for storing information using nano-pinned dipole magnetic vortices in superconducting materials
US7615385B2 (en) 2006-09-20 2009-11-10 Hypres, Inc Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics
US8571614B1 (en) 2009-10-12 2013-10-29 Hypres, Inc. Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits
JP6364495B2 (ja) * 2014-09-19 2018-07-25 株式会社日立製作所 永久電流スイッチ及び超電導コイル
US10222416B1 (en) 2015-04-14 2019-03-05 Hypres, Inc. System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit
DE112018001893A5 (de) 2017-04-07 2020-01-02 Bernd Burchard Material für Raumtemperatur-Supraleitung und dessen Anwendung
DE102017109759A1 (de) 2017-04-07 2018-10-11 Bernd Burchard Magnetfeld sensitives Bauelement mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung
DE102017107597B4 (de) 2017-04-07 2019-05-02 Bernd Burchard Bauelemente mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936809A (en) * 1974-06-07 1976-02-03 International Business Machines Corporation Single flux quantum storage devices and sensing means therefor
US4082991A (en) * 1974-07-11 1978-04-04 James Nickolas Constant Superconducting energy system
DE2455718A1 (de) * 1974-11-25 1976-05-26 Horst Dipl Ing Henn Flussquanten-schieberegisterspeicher

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5653834B2 (de) 1981-12-22
DE2843647B2 (de) 1980-02-14
GB1580602A (en) 1980-12-03
JPS5472927A (en) 1979-06-11
FR2408900A1 (fr) 1979-06-08
DE2843647C3 (de) 1980-10-09
FR2408900B1 (de) 1984-01-20
US4186441A (en) 1980-01-29
DE2843647A1 (de) 1979-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2455501C3 (de) Logische Speicher- und Verknüpfungsschaltung mit Josephson-Elementen
CH624516A5 (de)
DE2214014A1 (de) Suprastrom-Anordnung
EP0019715B1 (de) Supraleitfähige Schalt- und Speichervorrichtung
DE1258893B (de) Einrichtung zur UEbertragung von Information von einem ersten Magnetschichtelement auf ein zweites Magnetschichtelement
DE2058302A1 (de) Magnetische Betaetigungsvorrichtung
DE2611159C2 (de) Josephson-Schaltung
DE2460136A1 (de) Verschiebeeinrichtung fuer magnetische zylindrische einzelwanddomaenen
DE1098994B (de) Bistabiles magnetisches Speicherelement mit Vorzugsrichtung der Magnetisierung
DE2811188C3 (de) Josephson-Schaltkreis mit automatischer Rückstellung
DE1189138B (de) Datenspeicherelement
DE2527164A1 (de) Lesestation fuer ein register mit magnetbereichsausbreitung auf einer duennen schicht
DE2527916A1 (de) Magnetisches einzelwanddomaenensystem
DE2159443A1 (de) Verfahren zur Vermehrung zylindrischer Bläschendomänen
DE2225585A1 (de) Magnetisierungsdomäne-Übertragungsanordnung
DE2243979A1 (de) Magnetoresistive abfuehlanordnung mit rauschunterdrueckung
DE2436991B2 (de) Weiche für magnetische Zylinderdomänen
DE1474286B1 (de) Magnetischer Duennschichtspeicher
CH624515A5 (de)
DE1205144B (de) Anordnung zur Umschaltung der Induktivitaet eines Gatterleiters zwischen zwei Extremwerten
DE2535425A1 (de) Supraleitende abfuehlvorrichtung fuer logische schaltungen
DE2457163B2 (de) Magnetische Schaltung
DE2713764C3 (de) Magnetischer Domänentransportspeicher
DE1081503B (de) Schaltungsanordnung mit zwei ueber Kreuz geschalteten Kryotrons
DE1094806B (de) Verstaerkerelement, in welchem der Leitfaehigkeitszustand eines Supraleiters durch ein Magnetfeld umsteuerbar ist (Kryotron)

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased