DE2346746A1

DE2346746A1 - Logische verknuepfungsglieder mit josephson-kontakten

Info

Publication number: DE2346746A1
Application number: DE19732346746
Authority: DE
Inventors: Pierre Leopold Gueret
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE2346746C3; FR2207394A1; DE2346746B2; GB1442653A; US4012642A; JPS4983362A; CH578290A5; FR2207394B1; US3891864A; JPS5515111B2; CA996201A; NL7315840A; IT1001605B

Description

Böblingen, 3. September 1973 te-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Arinonk, N.Y. 10504

Aiatl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: SZ 972 004

Logische Verknüpfungsglieder mit Josephson-Kontakten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Josephson-Kontakt-Verknüpfungsglieder, die zur Ausführung von logischen Operationen mit hoher Geschwindigkeit vorgesehen sind. Ein Beispiel für die Anwendung eines solchen Verknüpfungsgliedes bilden Datenverarbeitungsanlagen .

Man ist seit langem bemüht, den Zeitaufwand bei Schaltoperationen zu senken und die Packungsdichte von Schaltkreisen zu erhöhen, um die Ausführung einer größeren Anzahl von Schaltoperationen in einem bestimmten Zeitinterval bei kleinerem Platzbedarf für die Schaltkreise zu ermöglichen. Zum Stand der Technik gehören Josephson-Kontakt-Speicherelemente, die diesen Anforderungen genügen, und es ist deshalb wichtig, über logische Schaltungen zu verfügen, die in der gleichen Technologie hergestellt werden können.

Die bisher vorgeschlagenen Schalteranordnungen in Josephson-

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"" Kontakt-Technologie haben den entscheidenden Nachteil, nicht automatisch rückstellend zu sein und daher für die Rückstelloperationen zusätzliche Schalter zu benötigen. Das ist kein technisches Problem, aber die Wirtschaftlichkeit von Vorrichtungen mit Schalteranordnungen gemäß dem Stande der Technik wird naturgeraäß durch die langen Zykluszeiten beeinträchtigt.

Ein Beispiel für eine logische Schaltung in Josephson-Kontakt-Technologie gemäß dem Stande der Technik ist im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 7, No. 3, August 1964, Seite 271, Artikel von M.F. Merriam, beschrieben. Ein Josephson-Speicher . ist im schweizer Patent 486 095 offenbart. Weitere Literaturstellen von Interesse im Zusammenhang mit der hiernach zu beschreibenden Erfindung sind zwei Artikel von D.E. McCumber, die im Journ. Appl. Phys. Vol. 39, No. 6, Mai 1968, pp. 2503 bis 2508, und Vol. 39, No. 7, Juni 1968 pp. 3113 bis 3118 veröffentlicht sind, sowie das Buch "Superconductive Tunneling and Applications" von L. Solymar, Verlag Chapman and Hall Ltd., London 1972.

Die vorliegende Erfindung hat sich dementsprechend die Aufgabe gestellt, selbst-rückstellende Verknüpfungsschaltungen unter Verwendung von Josephson-Kontakten anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

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3

Die Vorteile dieser Erfindung bestehen insbesondere darin, daß zur Rückstellung der Verknüpfungselemente keine besonderen Schal ter und Unterbrechungen des ArbeitsStroms notwendig sind und daß dadurch auch umfangreichere Verknüpfungsschaltungen ohne großen Aufwand realisiert werden können. Weitere Vorteile sind die Flexibilität des Schaltungsaufbaus infolge der Kombination von selbst-rückstellenden Josephson-Kontakten mit Schaltkreisen, die eine reversible Stromumverteilung gestatten, die hohe Schaltgeschwindigkeit der Verknüpfungsglieder und die relativ einfache Herstellung mit Methoden der Dünnschichttechnik.

Einzelheiten der Erfindung werden hiernach mit Bezug auf in den beigefügten Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert.

In den Zeichnungen zeigen

,Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Josephson-

Kontakt-Vex-knüpf ungsgliedes,

Fig. 2 eine Steuerkennlinie eines Josephson-Kontakts,

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Fig. 3 eine Strom/Span η ungs -Kennlinie

Fig. 4 eine Slrom/Spannungs-Kennlinie für einen

spezifischen Ausgangskreis eines Verknüpfungsgliedes,

Fig. 5 ' ein Blockschaltbild eines Josephson-Kontakt-

Verknüpfungsgliedes mit einer induktiven Schleife,

Fign. 6 u. 7 den Stromübergang in einer induktiven

Schleife,

Fig. 8 "ein Schaltbild eines UND-Gliedes,

Fig. 9 . : ■ ein Schaltbild eines weiteren UND-Gliedes,

Fig.. 10 ' ein Schaltbild eines ODER-Gliedes,

Fig. 11 ein Schaltbild eines NICHT-Gliedes,

Fig. 12 ' eine Zusammenstellung von Gleichungen,

auf die die Beschreibung bezug nimmt.

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SZ 9-72-004 · ~5~

Die Joseph son-Kontakt -Verknüpfungsglieder der vorliegenden Erfindung benutzen zwei voneinander unabhängige Prinzipien für die Steuerung ihres Verhaltens. Um diese Prinzipien leichter verständlich zu machen und um dem Fachmann für die Ausführung der zu beschreibenden Erfindung nützliche Angaben zu machen, erscheint eine kurze Beschreibung bereits vorbekannter Vorrichtungen wünschenswert.

Es ist bereits ein Verknüpfungsglied vorgeschlagen worden, das einen Josephson-Kontakt enthält, der an eine mit ihrem "Wellenwiderstand abgeschlossene Uebertragungslei'tung angeschlossen ist. Ein derartiges Verknüpfungsglied ist in Fig. 1 gezeigt, worin ein Josephson-Kontakt 10 mit seinen ohmschen und kapazitiven Leitwerten G und C dargestellt ist, der an eine Uebertragungsleitung angeschlossen ist, die einen Wellenwiderstand Z aufweist. Die Uebertragungsleitung 11 ist mit einem Widerstand R abgeschlossen,

J-I

der dem Wellenwiderstand Z entspricht. Die Parallelschaltung aus

Josephson-Kontakt 10 und Uebertragungsleitung 11 wird über eine Leitung 12 mit einem Arbeitsstrom I₁ gespeist. Mit dem Josephson-

Kontakt 10 ist eine Steuerleitung 13 gekoppelt, an die ein Steuer-

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SZ 9-72-004 - 6 -

strom I angelegt werden kann. Wenn die Stärke des Steuer-

Stroms I geeignet gewählt ist, kann er den Maximalstrom i

C IH

durch den Josephson-Kontakt mittels des von ihm erzeugten Magnetfeldes steuern. Dieser Zusammenhang wird mit Bezug auf die Steuercharakteristik des Joseph son-Kontakts gemäss Fig. 2 erklärt.

Fig. 2 zeigt ein typisches Beispiel der Abhängigkeit des maximalen

Josephsonstroms i vom Steuerstrom I . Wenn der Steuerstrom I=O m c c

ist, kann ein gewisser Strom i im Josephson-Kontakt fliessen,

mo

welcher Strom im wesentlichen von den benutzten Materialien und den Abmessungen des Kontakts abhängt. Bei Strömen oberhalb von i schaltet der Josephson-Kontakt spontan von seinem supraleitenden Zustand in seinen normalleitenden, d.h. widerstandsbeha'fteten Zustand um. Wird der Steuerstrom I beispielsweise bis

zum Wert I erhöht, so erniedrigt sich der maximale Strom durch

C χ

den Josephson-Kontakt bevor das Schalten eintritt, zu i

ml

Im supraleitenden Zustand des Josephson-Kontakts fliesst der ge-.samte Arbeitsstrom L im Josephson-Kontakt (L = T), da die ab-

b b J

geschlossene Uebertragungsleitung 11 einen widerstandsbehafteten

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SZ 9-72-004 - 7 - · .

Pfad darstellt. Wenn nun ein Steuerstrom I angelegt wird,

c2

schaltet der Josephson-Kontakt in seinen normalleitenden Zustand um, wobei ein Spannungsabfall V über dem Kontakt auftritt. Nun wird der Strom I, in einen Teil I, < I, , der weiterhin

b Jb

über den Josephson-Kontakt fliesst, und einen Teil I aufge-

J_l *

teilt, der in den Lastwiderstand R verdrängt wird, wobei I_T = V/R

Der entsprechende Arbeitspunkt kann grafisch aus der Fig. 3 entnommen werden, worin die Kurve Λ die Kennlinie eines Josephson-Kontakts ohne Steuerstrom I darstellt. Der maximale Josephson-

Strom ist j , der Arbeitsstrom I₁ ist daher kleiner als der Strom mo b · ' " ' .

i . Anfangs fliesst .der gesamte Strom durch den Josephson-Kontakt. mo

Wenn an die Steuerleitung 13 (Fig. 1) ein Steuerstrom I angelegt

wird, erniedrigt sich der maximale Josephson-Strom von i zu

i und die Kennlinie geht von der Kurve A in die Kurve B über. . mc ·

Da nun der Arbeitsstrom I, grosser ist als der maximal zulässige

Strom i , schaltet der Josephson-Kontakt in seinen normal— mc

leitenden Zustand um und nimmt den Arbeitspunkt F im Schnittpunkt der Widerstandsgeraden 14 mit der Kurve B ein. Der Strom I, ist nun aufgeteilt in einen Strom I , der weiterhin durch den Josephson Kontakt fliesst und einen Strom I durch den Lastwiderstand IL. Der

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Spannungsabfall über dem Joseph son-Kontakt ist V .

Wenn der Steuerstrom I danach abgeschaltet wird, geht die

Kennlinie B wieder in die Kurve A über und der Arbeitspunkt verschiebt sich von F nach P. Die Position des Arbeitspunktes P .

hängt von I, , Z und von der Hysterese-Kennlinie des Kontakts b ο

Über den Parameter $ =ω . C/G ab, worin ω = πΔ/"η ,

c m ο m

Δ die Supraleiterenergielücke und G den normalen Leitwert für Spannungen >V bedeuten. .Wie aus der Fig. 3, ersichtlich, ergeben sich -Ströme I ' und I ', die in den entsprechenden Zweigen des Kreises fliessen, und eine endliche Spannung V ' über dem Kontakt, Der Schaltkreis hat also offensichtlich nicht zurückgeschaltet..

Um der Schaltung zu ermöglichen, vollständig zurückzuschalten, d.h. in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren, bei dem keine Spannung über dem Josephson-Kontakt abfällt und wobei der gesamte Arbeitsstrom I, über den Kontakt fliesst, ist es nötig, den Arbeitsstrom T, augenblicklich abzuschalten, um der Spannung über dem Kontakt zu gestatten, zu ihrem Null-Wert zurückzukehren. Mit anderen Worten, der Arbeitsstrom I, muss für die Rückstellung gepulst werden. Das ist ein grosser Nachteil der vorbekannten Vorrichtungen. Wenn

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es nämlich erwünscht ist, eine Anzahl dieser Schaltkreise hintereinander zu schalten, ist es unbedingt notwendig, sie durch Einfügen grosser Induktivitäten in die gemeinsame Speiseleitung voneinander zu isolieren/ so dass in einem der Schaltkreise auftretendes Umschalten die andern Schaltkreise nicht beeinflusst. Falls für die Rückstellung der

Arbeitstrom I abgeschaltet werden müsste, wären alle an b .

die betreffende Speiseleitung angeschlossenen Schaltkreise dennoch betroffen und es würde eine sehr lange Zeit in Anspruch nehmen, bis die in den Induktivitäten gespeicherte Energie verschwunden wäre.

Durch geeignete Dimensionierung ist es möglich, eine selbstrückstellende Schaltung zu entwickeln, bei der keine Notwendigkeit für das Pulsen des Arbeitsstroms L besteht. Diese

Schaltung macht Gebrauch von den dynamischen Eigenschaften des Joseph son-Kontakt s, nämlich von dem Umstand, dass wenn über dem Josephson-Kontakt eine endliche statische (zeitlich durchschnittliche) Gleichspannung <V > , erscheint eine Wechselspannung ν der Frequenz f =2e/h· <V > , die der Spannung <V >

J *J

überlagert ist (a-c Josephson Effekt). Die Amplitude der Wechsel -

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SZ 9-72-004 -ΙΟ-'

Spannung V hängt von den Eigenschaften des Kontakts sowie von der an ihn angeschlossenen Last ab.

Es ist bekannt, dass ein Joseph son-Kontakt, der in seinen normalleitenden Zustand übergeführt worden ist, automatisch in seinen supraleitenden Zustand zurückkehrt, wenn der gesamte

Kontakt-Strom L. kleiner wird als ein gewisser Minimal-Wert I . J min

Dieses Phänomen ist ein dynamisches und es ist eine direkte Folge des a-c Josephson-Effekts. Es tritt dann auf, wenn der Augenblickswert der Kontakt-Spannung V = <V > +' V die Ordinate V=O überschreitet. Die tatsächliche Spannung < V> über dein Kontakt, für welche das erfolgt, wird als die Minimal spannung

V . bezeichnet,
mm

Um einen selb st-rück stellenden Schaltkreis zu erhalten, muss man deshalb die Parameter des Joseph son-Kontakts und des Schaltkreises so auslegen, dass bei Abwesenheit eines Eingangssignal die Strom/Spannungs-Kennlinie des Kontakts und die Widerstands-Gerade nur einen stabilen Punkt gemeinsam haben, nämlich den auf der Null-Volt-Ordinate.

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In der Schaltung gemäss Fig. 1 mit I = O,-ergibt ein endlicher Durchschnittswert der Spannung <V > einen Joseph son-Strom I=i sin li.t wobei ω_=2e/h«<V > . Dieser Strom, der J mo J J J

durch die Parallelschaltung von G, C und Z fliesst, bewirkt

eine Wechselspannung V mit einer Amplitude Jvj entsprechend den Gleichungen (1) und (2) (Fig. 12). Für automatische Rückstellung muss der Strom I wie bereits erwähnt kleiner als Γ . sein,

J mm

entsprechend Gleichung (3) in Fig.. 12. Am Punkt S (Fig. 3) ist die Amplitude V von Gleichung (1) gleich V . , und V bleibt bei Null Volt. Das Kriterium für Selbst-Rückstellung erhält man unter Benutzung der Gleichungen (4a) bis (4c) Fig. 12, worin G den

tatsächlichen Kontakt-Leitwert in der Umgebung von V=V. bedeutet,

J mm

Beispielsweise erhält man iür einen Kontakt mit einer Fläche von 2 um χ 2 yum und eine Oxydschicht von 18 A mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε =4, eine Kapazität C = 0_r078 pF.

4 2

Bei einer maximalen Stromdichte J = 2 . 10 A/cm entspricht

max

der normale Leitwert G (gemäss der BCS-Theory) 10 mal der Fläche des Kontakts, demnach.G = 0,4 Ω , Die Berechnung der

Supraleiterenergielücke Δ aus V = 2 Δ/e, worin die Lückenspannung

-22

V mit V = 2,5 mV gewählt ist, ergibt Δ= 2.10 Ws. Mit diesen

g g - .

Werten ist es nun möglich, die Josephson-Frequenz an der Lücke

- - 12 -1

f = ττΔ/h auszurechnen, die sich zu f = 0,95 . 10 s ergibt, m m ·

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SZ 9-72-004 . - 12 - '

ft

Dieses Ergebnis cjestattet die Berechnung des Admittanz-

Verhällnisses β =ω C/G , und dieses ergibt sich zu c m ο

ß = 1,16-.-■■■■ · .

Wenn man nun β ^ = 1 wählt, was ; einer maximalen Josephson-

4 2

Stromdichte von J =2,3 . 10 A/cm entspricht, und ohne

max · . ■:.,..

Steuerstrom I , d.h. mit i = i , und mit G/G = 0,2, ergeben c m mo ο

die Gleichungen (4a) und (4b) der Fig. 12: I . /i - 0,51, bzw.

mm mo

V . - 2mV. Gleichung (4c) ergibt dann (L /i ) < 0,76 als Bemm . . ο mo

dingung für Selbst-Rückstellung mit den oben angegebenen Daten.

Wenn man (I₁/i ) = 0,7 macht, d.h,>0,57 in Uebereinstimmung b mo

mit Gleichung (7), mit G Z=G R_n. = 4, was die Bedingung dafür ist,

ο ο ο L

dass V in der Nähe der Lückenspannung V liegt, ist es nun möglich, die Beziehung zwischen dem in den Lastwiderstand R umgeleiteten Strom I_T und dem Arbeitstrom I₁ zu ermitteln, wobei sich unter L b

Benutzung der Gleichung (5) I /I. =0,45 ergibt. Mit Gleichung (6)

erhält man i /i < 0,9.
m mo

Tür den YaIl, dass ein Steuerstrom fliesst (I f- 0) so dass i /i =0,3,

c m mo

hat man χ . ~ 0,55 ijßmäss Gleichung (4b-)-(V . - 1,1-rnV), und min min

I . /i =0,14 mit Gleichung (4a).
mm mo ^J

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23467Λ6 '

Mit der oben gemachten Annahme einer Stromdichte von J =

max

4 2

2,3 «ΊΟ A/cm wird der maximale Josephson-Strom i - 0,92 mA, und daraus ergibt sich ein Arbeitsstrom I = 0,64 mA. Ein Schaltkreis mit den vorstehend angegebenen Parametern ist dann selbst-rückstellend nach Abschaltung des Steuerstrom I .

Fig. 4 zeigt die Strom/Spannungs-Kennlinie eines Josephson-Kontakts unter Benutzung der Daten des oben angegebenen Ausführungsbeispiels.

Es ist natürlich wichtig, die Schaltungsparameter in Bezug auf den Zweck geeignet zu wählen, dem die Schaltung dienen soll. Wenn die Schaltung mit andern kombiniert werden soll, um gewisse logische Funktionen auszuführen, und wenn die andern Schaltungen ebenfalls Josephson-Kontakte enthalten, die beispielsweise durch den in die Uebertragungsleitung beim Umschalten der ersten Schaltung umgeleiteten Strom I umgeschaltet werden sollen, muss dieser Strom I eine genügende Stärke aufweisen, um die weiteren Josephson-Kontakte zum Umschalten zu veranlassen. Das hängt natürlich von den Eigenschaften der betreffenden Josephson-Kontakte ab.

Eine Kombination dieser selbst-rückstellenden Schaltung mit einer weiteren Josephson-Schaltung, ergibt ein Schema für Verknüpfungs-

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glieder gemäss der vorliegenden Erfindung. Bei einer Schaltung gemäss Fig. 5 in der der rechte Zweig eine Induktivität Jd aufweist, v/erden die Stromverhältnisse sowie die Phase ψ über

dem Josephson-Kontakt 15 durch die Gleichung L /i =

ho mo

(i /i ) sin φ + <f/ λ beschrieben, worin i der maximale m mo J J mo

Joseph son-Strom für I=O und λ - ω . Se . G = 2 ττΝ, bedeuten,

c m ο

wobei N die maximale Anzahl von Flussquanten Φ ist, die von der

Induktivität oß eingefangen werden können.

Die Lösung der Gleichung für die Ströme in der Schaltung gemäss Fig. 5 kann graphisch aus der Fig. 6 entnommen werden. Eine

Gerade 16 repräsentiert den Teil des Stromes, der in to linear ist, d.h.

den Strom J,/i — ty/X , der in der Induktivität flies st. Eine der L mo ^J

Geraden 16 überlagerte Sinuswelle 17 entspricht dem Strom L₁. = i sin Lp

J m J

im Josephson-Kontakt. Mit einem Arbeitsstrom I, , der an die

bo

Schaltung von Fig. 5 angelegt wird, erhält man einen Arbeitspunkt

D. In diesem Punkt fliesst ein ziemlich grosser Teilstrorn i des

Stromes I₁ über den Kontakt 15, während nur ein kleiner Strom I_n. bo L

durch die Induktivität iifliessen kann.

Wie bereits erwähnt, bewirkt das Anlegen eines externen Magnet-

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feldes an den Joseph son -Kontakt mittels eines Steuerstroms I eine Herabsetzung des maximalen Josephson-Stroms i . Im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. 5 drückt sicli dieser Umstand in der ge strichelten Sinuswelle 18 in Fig. 6 aus. Das Anlegen des Steuerfeldes resultiert daher in eine Verschiebung des Arbeitspunktes von Dnach D'. "Wie aus Fig. 6 ersichtlich, haben die Stromverhältnisse sich verändert, indem nun ein kleinerer Strom i durch den Josephson-Kontakt fliesst, während

mc . =

ein QiOSserer Strom L· in die Induktivität £ umgeleitet worden ist.

Wenn die Induktivität«^ klein genug gewählt ist, ist der Anstieg der Geraden 16 in Fig. 6 so cjross, dass die ihr überlagerte Sinuswelle 17 keinen Schnittpunkt mit derV-Achse hat. Der bestimmende Faktor dafür ist der Wert von λ . Um Schnittpunkte, ausgenommen den Nullpunkt, zu vermeiden, muss λ < 3π/2 sein. Wenn jedoch die Induktivität $6 gross ist, ist der Anstieg der Geraden 16 klein und dementsprechend könnie die Sinuswelle mehrere Schnittpunkte mit der o?-Achso aufweisen. Diese Situation ist in Fig. 7 darge- · stellt. Bei der anfänglichen Erhöliung des-Stroms folgt der Arbeitspunkt der Sinuswelle 17' bis zum Punkt T , wo der Josephson-Kontakt umschaltet und dor Arbeitspunkt zum Punkt T springt. Bei der Er-

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BAD ORfQINAt

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niedrigung des Stromes fo]gl der Arbeitspunkt der Sinuswelle 17' bis zum Punkt T, , der ein stabiler Arbeitspunkt ist. An diesem Punkt bleibt ein kontinuierlicher Stromfluss L in der Schleife erhalten, ohne .dass von aussen Strom zugeführt wird. Tatsächlich ist dieser Tall die Basis für eine Josephson-Speicherzelle, die jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Im Gegenteil befasst sich die'vorliegende Erfindung mit dem Schema, bei dem die Induktivität &2 klein genug ist, dass aus scr im Nullpunkt keine Schnittpunkte der Kurve 17 mit der GO-A ch so existieren, Gemäss Hg. 6 ist das dor Toll, wenn λ < 3ττ/2 ist, Da λ = 2πΝ, entspricht das N < 3/4. Mit andern Worten, die Induktivität i€ muss klein genug sein, dass der maximale Fluss Xi kleiner ist als ungefähr ein Flussquant φ .

Unter diesen Umständen kann kein Ringstrom in der Schleife aufrechterhalten bleiben, wenn die externen Stromquellen abgeschaltet sind. Das ist aus Fig. G ersichtlich, wo die anfängliche Erhöhung dec Stromes zu einem Arbe.Uspunkt U führt, an welchem der Kontakt zum Arbeitspunkt U„ umschaltet, von wo er der Sinuswelle 17 bis zum Punkt U folgt, wo der Kontakt auf dem Arbeitspunkt U zurückschaltet, um zum Nullpunkt zurückzukehren.

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Es wird nun wieder Bezug genommen auf die im Zusammenhang mit Fig. 6 erwähnten Bedingungen, d.h. ein Steuerstrom I

ist angelegt und mit einem in die Schaltung fliessenden Arbeits-

strorn T, stellt sich der Arbeitspunkt D¹ ein. Dabei fliesst nun bo

ein grösserer Strom in der Induktivität i£ während ein reduzierter Strom weiterhin über dem Joseph son-Kontakt fliesst. Da die Bedingungen so gewählt sind, dass bei diesem Vorgang kein Umschalten des Kontaktes erfolgt, kehrt der Arbeitspunkt von D¹ nach D zurück, wenn das externe Feld, das durch den Strom I

erzeugt wurde, nicht mehr vorhanden ist, und damit ist die Stromverteilung wieder wie sie ursprünglich war;. Der Stromumleitungs~ prozess, der durch den externen Steuerstrom I hervorgerufen wurde, ist daher vollständig reversibel.

Der Fluss ^ in der eine Induktivität ,^aufweisenden Schleife der Fig. 5 wird beschrieben durch Φ^= (y/2ir) Φ . Aus der Fig. 6 ist zu entnehmen, dass der maximale, "reversible" Fluss, der in der Schleife eingefangen v/erden kann, sich für ψ~ ir ergibt und gleich Φ /2 ist.

Falls die Schaltungsanordnung, von v/elcher die Schaltung gemäss

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Sv*'.

Ii

Fig. 5 nur ein Teil ist, einen Betrieb mit grössoren Werten von Φ erfordert, ist es nötig, grössere Werte für den Arbeits-

strorn I₁ vorzusehen. Allgemein ailt, dass wenn man nimmt : bo

2N π/λ <I, /i ^< (2N + 1) ι/λ, umkehrbare Stromumleitung bo mo

auch erhalten werden kann durch Steuerung von i . Der einge-

fangene Fluss φ variiert dann zwischen NΦ und (N + 1/2) Φ_ο.

Die beiden Konzepte der Selbst-Rückstellung und der reversiblen Stromumleitung, die in den vorstehenden Abschnitten beschrieben worden sind, werden im folgenden benutzt, um verschiedene Verknüpfung sglieder zu schaffen, die logische Funktionen, wie z.B. die UND -, ODER -, bzw. NICHT - Verknüpfungen ausführen können. Wenn die genannten Konzepte bei der Auslegung dieser Verknüpfungsglieder verwirklicht werden, kehren diese immer automatisch in ihren ursprünglichen Zustand zurück, wenn ihre Eingangssignale abgeschaltet werden. Unter diesen Umständen sind die Arbeitsbedingungen eindeutig und genau definiert. Darüberhinaus besteht keine Notwendigkeit für das Pulsen der Arbeit sströrne, wodurch sich entsprechend kürzere Zykluszeiten ergeben.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für ein UND-Glied mit drei Eingängen gemäss der vorliegenden Erfindung. Dieses UND-Glied besteht

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aus einem Eingangskreis 19, der die Josephson-Kontakte 20 bis 22 in Parallelschaltung aufweist, die über eine gemeinsame Speiseleitung 23 mit dem Arbeitsstrom L versorgt werden. Die Josephson-Kontakte 20 bis 22 können durch Anlegen geeigneter

Ströme I , bis I _ an ihnen zugeordnete Steuerleitungen 24 bis si s3

26 gesteuert werden. Ferner ist eine Induktivität 27 den Josephson-Kontakten 20 bis 22 parallel geschaltet.

Das UND-Glied umfasst ferner einen Ausgangskreis 28 mit einem Josephson-Kontakt 29, der an eine Speiseleitung 30 sowie an eine Uebertragungsleitung 31 angeschlossen ist, die einen Wellenwiderstand Z aufweist. Die Uebertragungsleitung 31 ist mit einem ο

Lastwiderstand 32 abgeschlossen, dessen Wert R_T = Z ist.

Lo

Dieses UND-Glied ist so ausgelegt, dass ein Ausgangsstrom I

* JLi

nur dann fliesst, wenn sämtliche Eingangs ströme I bis I _ vor-

. si s3

handen sind. Das UND-Glied stellt automatisch zurück, (mit I - 0),

wenn wenigstens einer der Eingangs ströme I ,, I _n oder I _ abge-

Sl SZ So

schaltet wird.

Wenn die drei Eingangs ströme I , bis I vorhanden sind, wird

Sl So

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fast der gesamte Arbeitsstrom I, in die Induktivität umgeleitet

DO

und fliesst dort als Steuerstrom I . Das Magnetfeld, das durch diesen Strom erzeugt wird, reduziert den maximalen Josephson-

Strom i des benachbarten Josephsoh-Kontakts 29 unter den m

Wert des an den Ausgangskreis angelegten Arbeitsstroms I₁ ,

vorausgesetzt, dass der Steuerstrom I ausreichend gross ist.

Da der maximale Fluss Φ in der Induktivität 27 für vollständige Reversibilität φ /2 beträgt, folgt, dass der Arbeits strom I₁ und

> O D

die Steuerkennlinie des Ausgangskreises 28 so gewählt werden müssen, dass der Kontakt 29 umschaltet, wenn ein Steuerfluss

Φ von der Grössenordnung Φ /2 angelegt ist. Für eine ο ο

kennlinie entsprechend der Gleichung (8a) in Fig. 12 und mit der

Bedingung i <I. , erhält man I,/i > 0,64 für das Umschalten m b b mo

des Kontakts 29 bei Vorhandensein sämtlicher Eingangströme I ,

bis I „.
s3

Andererseits soll kein Umschalten erfolgen, wenn nur (n-1) der η Eingänge des Eingangskreises 19 Strom führen. Unter Benutzung von Gleichung (8a) und Fig. 6 ergibt diese zusätzliche Bedingung

angenähert L/i <0,9. Die Bedingung für Selbst-Rückstellen ist b mo

durch Gleichung (4c) gegeben. Die Bedingungen für den Arbeitsstrom sind in Gleichung (10) und diejenigen für den Eingangs-

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kreis 19 sind in den Gleichungen (9a) und (9b) zusammengefasst. Die Gleichung (9a) gilt für den Grundzustand (N = O).

Die Berechnung eines praktischen Ausführungsbeispiels

eines UND-Gliedes beginnt mit der Ermittlung der Parameter

4.2

für den Ausgangskreis 28. Die Werte T = 2,3 . 10 A/cm ,

max

A = 4 um², G = 0,47 if¹, Z = 4,2 Ω (G Z = 2), G/G - 0,2

O O . O O O

und 3 = 1, ergeben mit Gleichungen (4c) I,/i < 1,0 als c D mo

Bedingung für Selbst-Rückstellung. Mit Gleichung (10) erhält man

die Grenzen 0,64 < I, /i < 0,9. Wenn man L/i =0,8 wählt,

b mo b mo

erhält man 1,/L =0,8 mit Gleichung (5) und mit Gleichung (6)

L· JD

i /i · <0,8.
m mo

Es ist nun erforderlich, den Steuerstrom I zu berechnen, der in

der Induktivität des Eingangskreises 19 fliessen muss. Der Wert

i /i < 0,8, der für den Ausgangskreis erhalten wurde, implim mo

ziert mit Gleichung (8a) dass Φ / Φ > 0,36. Unter Benutzung von

CO

Gleichung (8b) in welcher L die Länge des Josephson-Kontakts und λ _T die Josephson-Eindringtiefe bedeuten, muss man haben I_c/i_mo> 0,36 . 2 ir²

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2 3 4 6 7 ζ, 6

4 2

Für eine maximale Joscphson-Strorndichte J =2,3.10 A/cm

max

ist die Josephson-Eindringtiefe λ = 2,5 jurn. Für einen Kontakt mit

einer Länge von L = 2, 5 /im und einer Breite von 1,6 ^im,

2
entsprechend einer Fläche vonA = 4 yum , erhält man L/ λ = ]., so

dass I /i >0,36 . 2 π= 2,25. Der maximale Josephson-Strom c mo

4 2 —R

wird berechnet au si =J . A ~ 2,3 . 10 /cm . 4 . 10 cm

mo max

0,92 mA, und daraus ergibt sich I > 2,05 mA.

Es wird nun vorausgesetzt, dass wenn sämtliche Eingänge 24 bis 26 Strom führen, etwa 90 % des Arbeite Stroms in die Induktivität 27

umgeleitet werden. Daraus folgt, dass man haben muss I = 0,9 . I. ,

c bo

was I, > 2,3 mA ergibt. Nimmt man λ= π , um die Gleichung (9b) bo

zu erfüllen, erhält man mit Gleichung (9a) I₁ /i < 1 für den Eingangs-

do mo

kreis oder i > I₁ =2,3 mA für die Kontakte im Eingangskreis. Mit mo bo

4 2 -7

i = J .A und für J = 2,3 . 10 A/cm , erhält man A > 10 . cm , mo max max

d.h., die Fläche jedes der Eingangskontakte 20 bis 22 sollte grosser

-7 2
als 10 cm (beispielsweise 3^imx4/am) sein.

Eine weitere Möglichkeit zur Verwirklichung eines UND-Gliedes ist in Fig. 9 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Eingangskreis 19 und der Aüsgangskreis 28 des UND-Gliedes gemäss Fig.

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zu einem gemeinsamen Kreis 33 kombiniert, der von einem einzigen Arbeitsstrom I gespeist wird. Josephson-Kontakte 34 bis 36 sind jeweils in Reihe geschaltet mit Induktivitäten 37 bis 39. Jeder der Kontakte hat seine eigene Steuerleitung 40 bis 42 an welche Steuerströme I , bis I „ angelegt werden

si s3

können. Die Zweige mit den Joseph son-Kontakten sind parallel geschaltet und mit einer Uebertragungsleitung 43 verbunden, die mit einem Widerstand 44 abgeschlossen ist, dessen Wert dem Wellenwiderstand Z der Uebertragungsleitung ;

43 entspricht. Beim Betrieb dieses UND-Gliedes wird erwartet, „ dass eine Spannung V_T = V an dem Widerstand 44 abfällt, falls alle η Eingänge des UND-Gliedes mit ihren Eingangsströmen I gespeist werden, d.h. die Josephson-Kontakte 34 bis 36 müssen alle in ihren normalleitenden Zustand umgeschaltet haben. Wenn nur (n-1) oder weniger Eingänge Strom führen, sollte kein Umschalten eintreten, wobei die Ströme (gemäss dem in Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Prinzip) in die ohne Eingangs ströme gebliebenen Zweige umgeleitet werden. Diese Voraussetzungen führen zur Bedingung

i /i ) <(I./i ) < (nl)(i /i ra mo 1» mo tn ino

worin λ = ω · <£G = 2ir N. Für vollständige Reversibilität müssen m ο

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23467^8

die Induktivitäten 37 bis 39 klein genug sein, so dass kein Ring strom in der Schaltung !Hessen kann, nachdem alle Eingangssignale abgeschaltet sind. Das impliziert die Bedingung 2λ < 3ττ/2, d.h. die Induktivitäten müssen so klein sein, dass sie lediglich einen Teil eines Flussquantums $ einfangen können.

Unter diesen Bedingungen arbeitet die Schaltung 33 als ein reversibles UND-Glied. Ausserdem ist es selbst -rück st ell end, wenn

(G Z ) und ß klein genug gewählt sind, um der Gleichung (4c) ο ο c

in Fig. 12 zu genügen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ergaben die folgenden Parameter ein reversibles, selbst-rückstellendes UND-Glied mit drei Eingängen:

L/i = 1.1, λ=2, (i /i ) = 0,25, ß = 1,GZ =5.

b mo . m mo (34-36) c ο ο

Ein Beispiel für ein ODER-Glied, das ähnliche Prinzipien benutzt, wie das UND-Glied der Fig. 8, ist in Fig. 10 dargestellt. In diesem Beispiel sind Josephson-Kontakte 45 bis 47 in Reihe geschaltet mit einer Speiseleitung 48 und arbeiten zusammen mit einer gemeinsamen Induktivität 49, die den Kontakten parallel geschaltet ist. Jeder der Kontakte 45 bis 47 hat seine eigene Eingangsleitung 50 bis 52. Die Induktivität 49 ist mit einem Joseph son-Kontakt 53 gekoppelt, der

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SZ 9-72-004 · - 25 -

eine eigene Speiseleitung 54 hat. Wie bei der Schaltung gemäss Fig. 8 ist der Kontakt 53 mit einer Uebertragungsleitung 55 verbunden, die mit einem Widerstand 56 abgeschlossen ist, dessen Wert R^= Z ist.

Das ODER-Glied soll ein Ausgangssignal liefern (und einen Spannungsabfall V=V über dem Widerstand 56), falls irgend-

■l 9

einer oder mehrere der Eingangs ströme I " bis I _ vorhanden sind.

si s3

In diesem Fall wird der Arbeitspunkt des. entsprechenden Josephson-Kontaktes 50, 51, 52 von einer anfänglichen Position bei D in Fig. 6 zu einer neuen Position D¹ verschoben, da die Sinuswelle 17 für I_T = i . sin ο? zu der Sinuswelle 18 abgeflacht worden J mo J

ist, mit I = i . siny . Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird im Arbeitspunkt D¹ ein grösserer Teil des Arbeitsstroms I in die Induktivität 49 umgeleitet. Es ist jedoch darauf zu achten, dass · das Anlegen der Eingangsströme I an die Eingangsleitung 50 bis

52 nicht dazu führt, dass die zugeordneten Josephson-Kontakte umschalten.

Das Anlegen eines der Eingangs ströme I sollte bewirken, dass ein

grösserer Steuerstrom I in der Induktivität 49 auftritt, dessen

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Grosse ausreicht, um den maximalen Josephson-Strom i im Kontakt 53 so weit herabzusetzen, dass der letztere in seinen norrnalleitenden Zustand umschaltet, wobei ein Teil des Arbeitsstroms I in die U eb ertragung sleitu ng 55 umgeleitet wird.

Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich für die Arbeitsbedingungen des ODER-Gliedes folgendes: Die Reversibilität des Eingangskreises 57 ist gewährleistet, wenn I, /i < π/λ . Unter der Annahme einer

bo mo

Steuerkennlinie entsprechend Gleichung (8a), Fig. 12, erfordert das Umschalten des Kontakts 53 im Ausgangskreis 58 bei Vorhandensein eines Eingangs stromes I , dass I,/i >0,64. Selbstrück-

s b mo

stellen des Ausgangskreises ist gewährleistet, wenn die Gleichung (4c) in Fig. 12 erfüllt ist. Ein offensichtlicher Vorteil des ODER-Gliedes ist, dass, obwohl die Joseph son-Kontakte 45 bis 47 des Eingangskreises in Reihe geschaltet sind, der Ausgangsstrom immer

konstant = V /TL ist.
g Ι,

Eine mögliche Ausführungsform eines NICHT-Gliedes ist in Fig. gezeigt. Das NICHT-Glied sollte ein Ausgangssjgnal liefern (und einen Spannungsabfall V über seinem Ausgangswid'erstand R), falls das Eingangssignal I nicht vorhanden ist. Das NICHT-Glied

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hat einen Eingangskreis 59, der einen Joseph son-Kontakt 60 umfasst, sowie zwei Induktivitäten 61 und 62 in Parallelschaltung, wobei eine von ihnen (61) mit dem Kontakt 60 in Reihe geschaltet ist. Arbeitsstrom I' wird einer Speiseleitung 63 des Eingangskreises 59 zugeführt und wird aufgeteilt, so dass im wesentlichen gleiche Teilströme durch die beiden Zweige 64 und 65 des Eingangskreises 59 fliessen. Der Josephson-Kontakt 60 hat eine Eingangsleitung 66 an welche ein Eingangsstrom I angelegt werden kann.

Wenn der Eingangsstrom I nicht vorhanden ist, ist der Speisestrom

I, , wie erwärmt, auf die beiden Zweige 64 und 65 aufgeteilt. Der

Steuerfluss Φ - f^. I, /2, der in dem den Kontakt 60 enthaltenen c bo

Zweig 64 fliesst, wird dazu benutzt, einen Josephson-Kontakt 67 des Ausgangskreises 68 zu steuern. Der Steuerfluss Φ ist gross

genug gewählt, um den Kontakt 67 in seinem normalleitenden Zustand zu halten, so dass über dem Widerstand 69 eine Spannung V ab-

JL

fällt. ·

Wenn das Eingangssignal I angelegt wird, wird der maximale

Joseph son-Strom des Kontakts 60 herabgesetzt und 4er grösste

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23467Λ6

Teil des Stromes I wird vom Zweig 64 in den Zweig 65 umgeleitet. c

Diese Umleitung ist reversibel und erfolgt ohne Umschalten des Kontaktes CO, in der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Weise. Der Rest des Flusses φ genügt nun nicht mehr, um den

Josephson-Kontakt 67 in seinem umgeschalteten Zustand zu halten und infolgedessen stellt der Ausgangskreis 68 automatisch zurück, wobei V=O wird.

Die Reversibilität dieses NICHT-Gliedes wird gewährleistet, wenn

2 Νπ/λ < I, /i < (2N + 1) ττ/λ , bo rao

r ■

wobei λ proportional der Induktivität ^S ist. Mit N=O (sogenannter Grundzustand) und einer Steuerkennlinie in Uebereinstimmung mit Gleichung (8a), ergibt sich 0 < I, /i < ττ/λ/ und der Josephson-

DO mo

Kontakt 67 des Ausgangskreises 68 schaltet um, falls I₁ /i > 0,9.

b mo

Für den Fall N=I, wird der Eingangskreis 59 mit 2 ττ/λ<(ΐ A) ^{<3 τ}·/^λ betrieben, und der Kontakt 67 nimmt seinen normal leitenden Zustand

ein (falls I = 0) vorausgesetzt, dass I,/i > 0,35. s b mo

Es dürfte dem Fachmann keine Schwierigkeit bereiten, die Prinzipien der Reversibilität und der Selbst-Rückstellung über die hier vor be-

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schreibenen Beispiele auf logische Verknüpfungsschaltungen auszudehnen, die andere Funktionen ausführen, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Logisches Verknüpfungsglied mit Josephson-Kontakten, gekennzeichnet durch:

einen Eingangskreis (19, 57, 59) zum Einkoppeln von einem oder mehreren Eingangssignalen (I , I „, I _) auf jeweils

SJ. S^« S .3

zugeordnete Eingangs-Josephson-Kontakte (2O bis 22, 34 bis 36, 45 bis 47, 60), der eine oder mehrere Induktivitäten (27, 37, 38, 39, 49, 61, 62) enthält, die so klein gewählt sind, daß wenigstens bei den minimal im Kreis fließenden Strömen der kleinste sie durchdringende Magnetfluß weniger als ein Flußquant Φ beträgt und dadurch nach Abklingen der Eingangssignale eine reversible Rückkehr der Eingangs-Josephson-Kontakte in ihren Ruhezustand erfolgt; einen Ausgangskreis (28, 58, 68) mit einem Koppel-Josephson-Kontakt (29, 53, 67) zum Anschluß an den Eingangskreis und einer Ausgangsübertragungsleitung (31, 43, 55, 70) mit Abschlußwiderstand (32, 44, 56, 69) zur Abnahme des Ausgangssignals , wobei die Schaltungsparameter des Ausgangskreises so gewählt sind, daß die Amplitude der Wechselspannung (V), die im Koppel-Josephson-Kontakt entsteht, wenn dieser sich im normalleitenden Zustand befindet, größer ist als der Spannungsabfall (<V>) über dem genannten Kontakt, so daß eine automatische Rückschaltung des Kontakts in seinen supraleitenden Zustand nach dem Verschwinden seines Steuersignals erfolgt.

2. VerknüpfungsglieJ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß Eingangskreis und Ausgangskreis unter Wegfall des Koppel-Josephson-Kontakts in einem gemeinsamen Kreis (33; Fig. 9) direkt miteinander verbunden sind und die Josephson-Kontakte (34 bis 36) im Eingangskreis Funktionen des Koppel -Josephson-Kontakts im Ausgangskreis übernehmen.

Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis die Bedingung

^Lbo

HlO

Ti

erfüllt ist, wobei I, den den Eingangs-Josephson-Elementen (20...22, 34...36, 45...47, 60) zugeführten Speisestrom bedeutet, λ eine der Induktivität im Eingangskreis proportionale Größe ist und i den maximalen Strom in einem Josephson-Element ohne angelegtes Steuersignal darstellt.

Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsparameter des Ausgangskreises den folgenden Bedingungen genügen:

4_ min ir V

mo

V7orin I . und V . den minimalen Kontakt-Strom bzw. die mn mm

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- 32 -

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minimale Kontakt-Spannung bedeuten, unterhalb welcher der Josephson-Kontakt (29, 34...36, 53, 67) in seinen supraleitenden Zustand zurückkehrt, i und i die maximalen

mo m

Josephson-Ströme für I =0 und I ^ 0, G den tatsächlichen

c c

Kontakt-Leitwert für V = V . , G den Normalwert des Leit-

J min ο

-wertes des genannten Kontakt für Spannungen größer V , V die Lückenspannung, I, den dem Kontakt zugeführten Speisestrom, β das Admittanz-Verhältnis des Kontakts, R_L den Ausgangswiderstand und I den Steuerstrom bedeuten.

Logische Schaltung nach Anspruch 1 zum Ausführen der UND-Funktion, gekennzeichnet durch η Eingangsleitungen (24...26), die je einem Josephson-Kontakt (20...22) zugeordnet und mit einer gemeinsamen Induktivität (27) verbunden sind, die eine solche Größe hat, daß der sie durchfließende Steuerstrom (I ), falls alle Eingangsleitungen (24...26) Strom

führen, eine Stärke aufweist, die ausreicht, ,einen weiteren mit einer Ausgangsimpedanz (32) verbundenen Josephson-Kontakt (29) umzuschalten, wobei die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

I,
bo τι

Ϊ X
mo

3π
2

0,64 < ~- < 3/4
mo

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Verknüpfungsglied nach dem Anspruch 2 zum Ausführen einer UND-Verknüpfung, gekennzeichnet durch η Eingangsleitungen (40...42), die je einem Josephson-Kontakt (34...-36) zugeordnet sind, welche Kontakte je mit einer.Induktivität (37...39) in Reihe geschaltet sind, und wobei diese η Reihenschaltungen über eine angepaßte Übertragungsleitung (43) mit einer Ausgangsimpedanz (44) parallel geschaltet sind, und daß die Schaltungsparameter so gewählt sind, daß nach dem Anlegen sämtlicher Eingangssignale die zugeordneten Kontakte (34...36) in ihren normalleitenden Zustand umschalten und dabei ein Ausgangssignal in der übertragungsleitung (43) erzeugen, wobei die Induktivitäten (37... 39) der Bedingung genügen:

worin i der maximale Josephson-Strom, £ die Induktivimo .

tat und Φ das Flußquantum bedeuten.

7. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 zum Ausführen der ODER-Funktion, dadurch gekennzeichnet, daß η Josephson-Kontakte (45...47), die je eine eigene Eingangsleitung (50...52) aufweisen, miteinander in Reihe und mit einer gemeinsamen Induktivität (49) parallel geschaltet sind, welche Induktivität (49) steuernd mit einem zugeordneten Josephson-Kontakt (53) gekoppelt ist, welcher über eine angepaßte Übertragungsleitung (55) an eine Ausgangsirupe-

sz 9 72 ooi -34-- 409823/0993

danz (56) angeschlossen ist, und daß die Schaltuncfsparameter so gewählt sind, daß beim Anlegen irgendeines der Singangssignale (I .....I .,) der in die Induktivität (49) umgeleitete Steuerstrom (I J ausreicht, um den zugeordneten Josephson-

C*

Kontakt (53) in seinen normalleitenden Zustand zu schalten, so daß in der übertragungsleitung (55) ein Ausgangssignal erzeugt wird, und daß der genannte Kontakt (53) in seinen supraleitenden Zustand zurückschaltet, wenn das genannte Eingangssignal (I ....I ) verschwindet, wobei die folgenden

Sl SJ

Bedingungen erfüllt sind·;

ο < _£°- < H.
¹^o ^λ

3π
"2

0,64 < -^- < 0,9 .
"""mo

8. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 zum Ausführen einer NICHT-Verknüpfung, gekennzeichnet durch einen ersten Josephson-Kontakt (60), der mit einer Induktivität (61) in Reihe geschaltet ist, welche Reihenschaltung mit einer weiteren Induktivität (62) parallelgeschaltet und steuernd mit einem zweiten Josephson-Kontakt (67) gekoppelt ist, welcher über eine angepaßte übertragungsleitung (70) mit einer Ausgangsimpedanz (69) verbunden ist, wobei die Schaltungspar ame ter so gewählt sind, daß, >;enn kein Eingangssignal (I„) an einer mit den ersten Josephson-Kontakt (60)

S3 9-72-ooi - J5 10'1823/030 3

gekoppelten Eingangsleitung (66) anliegt, der der Parallelschaltung zugeführte Speisestrom (I, ) auf deren Zweige (64, 65) aufgeteilt wird und ausreicht, den zweiten Josephson·-Kontakt (67) in seinem normalleitenden Zustand zu halten und dabei ein Ausgangssignal in der übertragungsleitung (68) zu erzeugen, und daß beim Anlegen eines Eingangssignals (I ) an die Singangsleitung (66) der Strom (I ) durch Umleitung in den anderen Zweig (65) auf einen kleineren Wert reduziert wird und dabei dem zweiten Josephson-Kontakt (67) gestattet, in seinen supraleitenden Zustand zurückzukehren, womit das Ausgangssignal verschwindet, wobei die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

2πΝ . ³^bO (2

I,

._£_ > ο,9 für 11 = 0
mo

I,

_£_ > o,35 für H = 1

(N ist die Anzahl der gespeicherten Flußquanten).

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409823/099 3