DE2611159A1

DE2611159A1 - Josephson-schaltung

Info

Publication number: DE2611159A1
Application number: DE19762611159
Authority: DE
Inventors: Frank Fu Fang; Dennis James Herrell
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS525282A; FR2316748A1; CA1078464A; GB1499241A; AU1249876A; SE408986B; SE7606927L; DE2611159C2; FR2316748B1; IT1064187B; JPS5716752B2; BE839040A; AU498879B2; US4012646A; NL7607134A

Description

Böblingen, den 11. März 1976

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 974 073

Josephson-Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Josephson-Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Josephson-Kontaktelemente und logische Schaltungen aus solchen Elementen sind in Fachkreisen allgemein bekannt. Ebenso ist das Problem bekannt, ein übersprechen zwischen Josephson-Elementen in logischen Anordnungen zu eliminieren, wobei dieses übersprechen auf Stromübergänge beim Umschalten eines Elementes zurückzuführen : ist. Die lokale Rückstellung logischer Schaltungen rechtzeitiger ; Minimierung des auf Stromübergänge zurückzuführenden Übersprechens wurde bereits in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 422 959 behandelt. In dieser Anmeldung wird die Isolation der logischen Schaltung und die Rückstellung erreicht durch Benutzung ,von passiven Impedanzen, die in die Torstromversorgungsleitungen der logischen Schaltung gelegt sind. Durch die Benutzung hoher .und niedriger Impedanzteile in der Stromversorgungsleitung wird auf die logische Josephson-Schaltung zurückgeschaltet, ohne daß j ;der an die Stromversorgungsleitung angelegte Gleichstrom verändert₍

■ werden muß. !

. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Josephson-Schaltung : zu schaffen, in der Schaltelemente vorhanden sind, die zur positii ven Rückstellung einer verriegelten logischen Schaltung dienen, bei der das übersprechen reduziert werden soll und bei der durch Umschaltung eines Josephson-Kontakts innerhalb der logischen Schal

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tung die Übergänge lokal geregelt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich insbesondere aus den Merk-' ;malen des Patentanspruchs 1. ■

Die vorliegende Anmeldung . unterscheidet sich gegenüber der oben erwähnten dadurch, daß hier ein aktives Element benutzt wird, das auf das Vorhandensein von Störsignalen oder Stromübergängen anspricht ₃ die das aktive Element zurückstellen und dadurch ein Stör«- signal oder einen Stromübergang erzeugen, der das ursprüngliche Störsignal oder den Stromübergang mit einer kleinen Verzögerung aufhebt. Weil das aktive Element jetzt im Nullspannungszustand steht, hat es keinen Einfluß auf nachfolgende Störsignale und muß infolgedessen in den Spannungszustand geschaltet werden, was man durch Benutzung einer separaten Vorspannleitung erreichen kann, die eine Flexibilität gestattet, die bei Verwendung von passiven Elementen nicht erreichbar ist, d.h. die Steuerung der Rückstellung des logischen Schaltgliedes durch Betätigung des aktiven Regelelementes, dessen Störsignal das logische Schaltglied zurückstellt und es für den nächsten Operationszyklus vorbereitet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen typi-' sehen logischen Schaltkreis aus Josephson-Kon-

\ takten, der wenigstens zwei Steuerleiter ent-

■ hält j

SFig. 2 schematisch einen Teil einer logischen

j Josephson-Schaltungsanordnung mit drei in Se-

: rie geschalteten Josephson-Elementen zur Illu

stration der bei solchen Schaltungen durch die Weiterleitung der Störsignale beim Umschalten

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der logischen Glieder auftretenden Probleme;

'Fig. 3 schematisch einen einzelnen logischen Schalt-

I kreis mit dem logischen Schaltglied und dem Re

gelglied der vorliegenden Erfindung, wobei das Regelglied ein Josesphson-Kontaktelement ist,

, das durch seine eigene Steuerleitung betätigt

wird;

I Fig. 4a eine graphische Darstellung der I-V-Charakte-

ristik des in Fig. 3 gezeigten logischen Schaltgliedes;

Fig. 4b eine graphische Darstellung der I-V-Charakteristik des in Fig. 3 gezeigten Reglergliedes;

Fig. 5 schematisch eine logische Anordnung mit mehreren;

Schaltungen ähnlich der in Fig. 3 gezeigten und

j Fig. 6 in perspektivischer Darstellung ein logisches

j Reglerschaltglied.

j In Fig. 1 ist eine logische Schaltung 1 dargestellt, die ein jJosephson-Kontaktelement 2 enthält, das durch eine Impedanz 3 in !Nebenschluß liegt, wobei der Wert der Impedanz 3 doppelt so hoch j ist wie die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitungen I4. Diese verbinden die Impedanz 3 mit der Stromzufuhrleitung 5, ι die einen Strom I an das Josephson-Element 2 liefert. Das

Josephson-Element 2 wird über zwei Steuerleitungen 6 und 7 umgeschaltet, die mit vorhergehenden Logikkreisen ähnlich dem Logik- :kreis 1 verbunden sein können.

Logische Kreise ähnlich dem logischen Kreis 1 sind allgemein gekennzeichnet als abgeschlossene logische Leitungskreise und sie werden abgeschlossen durch Impedanzen, deren Widerstandswerte den Betrieb des Kreises 1 im verriegelten und im nichtverriegelten

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Zustand gestatten.

Wenn der Josephson-Kontakt 2 sich im supraleitenden Zustand befindet und der Strom I über die Stromzufuhrleitung 5 durch ihn fließt, ist der Spannungsabfall über dem Kontakt des Elementes gleich 0 und der Strom I fließt im Josephson-Element 2. Wenn entsprechende Eingangssignale an die Steuerleitungen 6 und 7 ange legt werden, die die Schaltschwelle des Josephson-Kontaktes 2 heruntersetzen, schaltet dieser in den Spannungszustand um und die Spannung über dem übergang wird V = 2Δ /e, wobei 2Δ /e die Lückenspannung ist. Ein Ausgangsstrom gleich 2Δ/βΖ fließt dann in der Impedanz 3. Wenn Z an die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitungen k angepaßt ist, erscheint der Ausgangsstrom in der Impedanz 3 im wesentlichen sofort.

Wenn die Eingangssignale von den Steuerleitungen 6 und 7 abgenommen werden, kann der Josephson-Kontakt 2 auf die Nullspannung zurückgestellt werden oder auch nicht, was davon abhängt, ob der Widerstandswert der Impedanz 3 klein genug ist, damit die Rückstellung möglich ist. Bei entsprechenden Widerstandswerten stellt sich der Josephson-Kontakt 2 selbst zurück, wie in Fachkreisen 'bekannt ist, wenn der Strom im Josephson-Kontakt 2 auf einen !Wert unterhalb von I_n^_n fällt. Wenn der Stromkreis 1 verriegelt, muß der Josephson-Kontakt 2 durch Reduzierung des Stromes I auf einen Wert unterhalb von I_1nJ_n entriegelt oder zurückgestellt werden.

Der logische Schaltkreis 1 stellt alleine betrachtet kein besonderes Problem für den Schaltungskonstrukteur dar, es sei denn, jdaß er mit ähnlichen Schaltkreisen zu einer Reihenschaltung zusammengefaßt wird, ähnlich wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Fig. 2 !zeigt mehrere logische in Reihe angeordnete Schaltkreise, deren Josesphson-Kontakte 2 alle durch die Stromzufuhrleitung 5 in Reihe gespeist werden. Wenn die logischen Schaltkreise 1 in einer loigischen Gruppe in Serie geschaltet sind, werfen Störsignale oder Stromübergänge₉ die durch das Umschalten der Josephson-Kontakte

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erzeugt werden, das Problem des Übersprechens insofern auf, als ;die Störsignale oder übergänge über Teile der Stromzufuhrleitung

^;5 in benachbarte Josephson-Kontakte 2 fließen und den normalen !Betrieb dieser benachbarten Kontakte stören.

,Das Problem der Störsignale oder Übergangsströme läßt sich bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung aus der Betrachtung der seriell angeordneten logischen Schaltkreise 1 erkennen. In der gezeigten !Anordnung wird allen Josephson-Kontaktelementen derselbe Strom I

von einer Quelle zugeführt. Jeder logische Schaltkreis 1 kann einzeln betätigt werden durch die zugehörigen Steuerleitungen 6, 7· Bei Schalten eines Josephson-Kontaktes 2 in den Spannungszustand wird der Leitstrom I in die zugehörige Impedanz 3 gelei-'tet und das Josephson-Kontaktelement 2 bleibt im Spannungszustand, wo die Schaltung im verriegelten Betrieb arbeitet. Der resultierende Stromfluß durch die Impedanz 3 kann dazu benutzt werden, ei-,nen von zwei binären Zuständen darzustellen, und kann selbst ein !Ausgang auf die übertragungsleitungen 4 sein und als Steuerlei-Itungseingang für ein nachfolgendes Josephson-Element in einer an- :deren logischen Schaltungsanordnung sein. Wo der Stromfluß einen ;Ausgang darstellt, wird dieser im allgemeinen durch einen separaten Josephson-Kontakt abgefühlt, der als Abfühlschaltung in einem ;Kreis liegt, der Einrichtungen enthält, die auf die Spannungsänjderung über dem Abfühlschaltglied reagieren. Wenn ein Josephson- :Kontaktelement 2 in den Spannungszustand umschaltet, erscheinen beispielsweise an den Punkten 8,9 in Fig. 2 die Spannungsübergänge +/\/fe und -Δ/e. Stromstoßübergänge oder Störsignale, die zu _;den Spannungsübergängen gehören, werden über die Stromversorgungs-'.leitung 5 an benachbarte übertragungsleitungen 4 der oberen und ;unteren logischen Schaltkreise 1, die in Fig. 2 gezeigt sind, ,übertragen. Unter solchen Umständen können Übergangsströme oder iStörsignale über die übertragungsleitungen an die Impedanzen Z !herangeführt werden und einen unkontrollierten logischen Ausgang darstellen oder als unkontrollierter Eingang für einen nachfolgenden Josephson-Kontakt dienen, wo die übertragungsleitungen 4 'als Steuerleitungseingänge für eine nachfolgende logische Schal-

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tungsanordnung benutzt werden. Weiterhin beeinflußt der durch solche logischen Schaltglieder fließende Strom ihren richtigen Betrieb so, daß ein fehlerhaftes Schalten auftreten kann. In den üblichen Arbeitsbedingungen für ähnliche Sehaltungsanordnungen, wie sie in Pig. 2 gezeigt ist, gibt es widerstreitende Forderungen für die StromkreisVersorgung, die aus dem Bedarf nach schnellen Einschalt-Rückstellzyklen einerseits und der Lokalisierung von Störsignalen oder Stromübergängen andererseits entstehen, die aus dem Umschalten des logischen Schaltgliedes resultieren, wo mehrere Josephson-Kontakte 2 umschalten, leidet im allgemeinen auch eine statische Regulierung wegen der Belastung der Stromversorgungsleitung 5·

Fig. 3 zeigt schematisch einen logischen Schaltkreis 11, der ein logisches Schaltglied und ein Regelglied nach dem Erfindungsgedanken enthält, die keiner der oben erwähnten widerstreitenden Forderungen ausgesetzt sind. Fig. 3 sollte in Verbindungen mit den Fign. 4A und 4B betrachtet werden, die die I-V-Charakteristik des logischen Schaltgliedes 12 und des Regelgliedes 18 zeigen. Der Logikschaltkreis 11 enthält ein Josephson-Kontakeelement 12, das durch eine Lastimpedanz 13 im Nebenschluß liegt, die über die Übertragungsleitungen 14 an eine Stromversorgungsleitung 15 angeschlossen ist, über die der Strom I an den Josephson-Kontakt geleitet wird. Steuerleitungen 16,17 steuern das Umschalten des Schwellwertes des Josephson-Kontaktes 12 genauso, wie es in Ver-

bindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Ein Regelschaltglied 18, das in Fig. 3 durch ein eingekreistes X dargestellt ist, ist in ! der Stromversorgungsleitung 15 mit dem Josephson-Kontakt 12 in Reihe geschaltet. Das Regelschaltglied 18 wird unabhängig durch den durch eine Vorspannleitung 19 fließenden Strom gesteuert. Der Josephson-Kontakt 12 ist sonst als logisches Schaltglied charakterisiert, hat die üblichen logischen Eigenschaften einer abgeschloss· _; senen Leitung und sollte für die vorliegende Erklärung als im Ver- ; riegelungsbetrieb gefahren betrachtet werden. Eine typische I-V-Charakteristik für das logische Schaltglied 12, nebengeschlossen j durch eine Impedanz 3, ist in Fig. 4A gezeigt. Die I-V-Charakteri-

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stik des Reglerschaltgliedes 18 in Fig. kB hat Hysteresis. Die Schaltung 11 wird mit einem Strom I betrieben, der zwischen I_m/_C und I . beider Schaltglieder liegt, wie es durch die gestrichel-i ten Linien 20 gezeigt ist, die über die in den Fign. 4A und 4B \ gezeigte I-V-Charakteristik laufen. Im Betrieb wird das logische : Schaltglied 12 zuerst in den Nullspannungszustand und das Reglerschaltglied 18 in den Spannungszustand gebracht. Somit arbeitet das logische Schaltglied 12 am Punkt A in Fig. 4A, während das Regelschaltglied 18 am Punkt B in Fig. ¹JB arbeitet. Hierzu legt man eine Vorspannung an die Steuerleitung 19 des Reglerschaltglie·+ des 18 während eines Rückstellintervalles an. Wenn das logische j Schaltglied 12 durch Anlegen von Steuersignalen an die Steuerlei-j tungen 16,17 in den Spannungszustand umgeschaltet wird, arbeitet es am Punkt C auf der I-V-Charakteristik der Fig. 4A. Das Umschalten des logischen Schaltgliedes 12 resultiert in einem Störsignal in Form einer Stromreduzierung von Δ/eZ, das über die Stromversor·- gungsleitung 15 in Fig. 3 weiterläuft. Das Störsignal oder der Stromübergang veranlassen das Reglerglied 18 zum Rückschalten in den Nullspannungszustand für ein Reglerglied, das so ausgelegt isf, daß !-Ij₁^_n <Δ /eZ ist. Durch Rückstellen des Reglergliedes 18 auf den Nullspannungszustand hebt das Störsignal mit entgegengesetzte^* Polarität den usprünglichen Störstrom mit einer kleinen Verzögerung auf. Durch die Kombination der vom logischen Schaltglied 12 und vom Regeisehaltglied 18 erzeugten Störungen wird ein extrem schmaler Impuls erzeugt, dessen größte Breite gleich der Auslöseverzögerung zwischen den Schaltgliedern 18,12 ist und dessen Amplitude gleich I~I_m4_n ist. Diese Impulse werden verschlechtert durch die Störinduktanz und Kapazitanz der Stromversorgungsleitung 15 und ihre Amplitude reicht nicht mehr aus, um den nächsten Satz von logischen und Regelschaltgliedern 12 bzw. 18 zu stö ren. Aufgrund des Störsignales, das durch die Umschaltung des logischen Schaltgliedes 12 ausgelöst wird, schaltet das Regelschaltglied 18 in den Nullspannungszustand um, weil der Wert des vom Regelschaltglied 18 empfangenen Stromes augenblicklich auf einen Wert unterhalb von I ^_n reduziert wurde und das Schaltglied demzufolge auf den Punkt D in Fig. 4 B zurückgestellt wurde. Nach

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Darstellung in Fig. 4A befindet sich das logische Schaltglied 12 ja am Punkt C im verriegelten Zustand. Aus der gleichzeitigen Betrachtung der Fign. 4A und 4B geht hervor, daß das eine Schaltglied im Spannungszustand steht, während das andere Schaltglied im Nullspannungszustand steht. Im Ruhezustand ist also der Gesamtspannungsabfall über der Stromversorgungsleitung 15 derselbe und bleibt vor und nach dem logischen Umschalten konstant. Jeder logische Schaltkreis 11, der aus einem logischen Schaltglied 12 und einem Reglerglied 18 besteht, hält tatsächlich jederzeit eine konstante Spannung 2A/e und eliminiert dadurch Probleme der Gleichstromregelung.

Wenn das Logikelement 12 in Fig. 3 umschaltet, erzeugt es effektiv nach Darstellung in Fig. 3 zwei Störsignale, nämlich +Δ/e und -Δ/e. Das erste dieser beiden Störsignale ist der Richtung des Stromes I entgegengesetzt, so daß es bei der Ankunft am Regelglied 18 den hier durchfließenden Strom reduziert, so daß das Regelglied 18 auf den Nullspannungszustand umschaltet (wobei angenommen wird, daß es vorher durch Anlegen einer Vorspannung an die Steuerleitung 19 im Spannungszustand stand). Wenn das Regelglied 18 auf die Nullspannung umschaltet, werden ähnliche Stör-' signale erzeugt, ihre Polarität ist jedoch derjenigen der vom logischen Schaltglied 12 erzeugten Störsignale entgegengesetzt. iDas effektiv negative Störsignal, das vom Schaltglied 18 reflektiert wird und jetzt eine Nichtübereinstimmung in der Stromversorgungsleitung 15 darstellt, erfährt eine Umkehrung und erscheint jetzt als effektiv positives Störsignal. Dieses positive Störsignal tritt in Wechselwirkung mit dem vom Reglerglied 18 ausgehenden negativen Störsignal und hebt dieses mit einer geringfügigen Verzögerung effektiv auf. Das logische Schaltglied 12 wurde jetzt in den Spannungzustand umgeschaltet und liefert Strom an die Last oder Impedanz 13 und das Regelglied 18 steht jetzt im Nullspannungszustand.

Mit aktiven Schaltelementen kann ein logisches Schaltglied ebensogut zurückgestellt werden wie es eingeschaltet wird. Dazu legt

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man einen Steuerimpuls an die Steuerleitung 19, der deren effektive Schaltschwelle reduziert, so daß das Schaltglied 18 in den Spannungszustand umschaltet. Ähnlich wie es oben in Verbindung mit dem Umschalten des logischen Schaltgliedes 12 beschrieben wurde, werden Störsignale +Δ/e und -Δ/e durch das Umschalten des Schaltgliedes 18 erzeugt. In diesem Fall reduziert die Komponente -A/e effektiv den durch das logische Schaltglied 12 fließenden Strom unter seinen Mindestwert und das Schaltglied wird dadurch auf den Nullspannungszustand zurückgestellt, ohne daß die anderen logischen Schaltglieder weiter gestört werden. Wenn die logischen Kreise auf diese Weise verriegelt werden, kann natürlich ein logisches Schaltglied 12 auch in der Rückstellung :dadurch genau gesteuert werden, daß man einen Rückstellimpuls auf ■der Steuerleitung 19 des Regelgliedes 18 taktet. Die Verwendung 'nichtverriegelnder Schaltkreise sorgt für eine perfekte Gleichstromregelung und überwindet auch die Notwendigkeit, den Strom .1 unter den Wert von I_n-^_n fallen zu lassen sowie die Störungen, .die mit der Stromeinschaltung verbunden sind, um die nichtverrieigelnde Schaltung zurückzustellen.

JWo die betroffene Schaltung aus einem logischen Schaltglied be-'steht, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, arbeitet der Schaltkreis ,relativ direkt und mögliche Wechselwirkungen von Störsignalen imit anderen Elementen brauchen nicht berücksichtigt zu werden. Wo jedoch mehrere logische Kreise 11 in Reihenschaltung benutzt werden, muß der Effekt von Störsignalen berücksichtigt werden, die von einem logischen Schaltkreis 11 weitergeleitet werden und in den Betrieb eines benachbarten logischen Schaltkreises 11 eingreifen. Wie oben im Zusammenhang mit Fig. 3 gezeigt wurde, sind die durch das Schalten eines logischen Schaltgliedes 12 weiterjgeleiteten Störsignale in ihrem Charakter effektiv negativ, unjgeachtet ihrer Weiterleitungsrichtung von einem logischen Schalt- :glied 12 und alle Reglerschaltglieder 18 in einer Reihe logischer (Schaltkreise 11 würden einen Gesamtstrom empfangen, der effektiv ium den Wert des Schaltstromes reduziert ist. Wenn die Reglerglieder 18 von einem logischen Schaltglied 12 alle denselben Abstand ha-

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ben und. gleichzeitig auf iiullspannung schalten, so resultiert das im unerwünschten Betrieb eines weiteren Reglergliedes 18. Dieses Problem kann gelöst werden durch Einregeln der Länge und Impedanz eines Teiles der Stromversorgungsleitung 12 zwischen dem logischen Schaltglied einer logischen Schaltung 11 und dem Reglerglied 18 einer anderen logischen Schaltung 11. Mit dieser Lösung wird die Amplitude des Störsignales soweit gedämpft, daß die Kombination des Schaltstromes und des Störstromes durch ein benachbartes Reglerglied nicht unter den Wert I . des Reglergliedes fällt. Die Unterbrechungsstellen 22 in Fig. 5 sollen die Tatsache ι zeigen, daß in dem Bereich, wo eine Reihe logischer Schaltkreise 11 benutzt wird, die Dämpfung zwischen den Schaltungsreihen so sein sollte, daß keine willkürlichen Wechselwirkungen zwischen den! Störsignalen von benachbarten logischen Kreisen 11 möglich sind.

Die für die logischen Schaltglieder 12 und die Reglerglieder 18 ^: angenommene und in den Fign. 4A bzw. ²JB gezeigte Charakteristik

läßt sich folgendermaßen erreichen. Die Charakteristik des logi- ί

ι

sehen Schaltgliedes 12 erhält man einfach durch Verbinden eines ; Widerstandes 13 parallel mit dem logischen Schaltglied 12. Die Charakteristik des Reglergliedes 18 erhält man entweder durch einen niedrigen Widerstand parallel zum Schaltglied 18 oder durch ; eine schwache Verbindung parallel zum Josephson-Kontakt. Wenn die ; Entwicklung eines Reglerschaltgliedes 18, dessen Spannungsänderung mit der Spannungsänderung des logischen Elementes übereinstimmt, schwierig erscheint, kann mehr als ein Reglerglied 18 pro logischen Schaltkreis 11 verwendet werden.

Zusammengefaßt ergeben sich folgende Konstruktionsforderungen: j I-I_min(regulator) <A/eZ (1)

Zur Rückstellung des logischen Schaltgliedes 12 beim Umschalten des Reglerschaltgliedes 18 vom Nullspannungszustand in den Spannungzustand durch Unterdrücken von I , » und I . des Regler-' schaltgliedes 18 wird verlangt, daß

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ι - i_min (io_Si=)< §£ ♦

•worin R gleich dem Anschlußwiderstand des logischen Schaltkreises 13 in den Figuren ist.

'Pig. 6 zeigt perspektivisch einen logischen Schaltkreis ähnlich ;

wie die Fig. 3, der ein logisches Schaltglied und ein Regel- ! schaltglied enthält. Zur Bezeichnung derselben Elemente wurden 'in Fig. 6 dieselben Zahlen verwendet wie in Fig. 3· Der logische ,Schaltkreis 11 in Fig. 6 ist auf einer Isolierschicht 23 angeordnet, die wiederum auf einer supraleitenden Grundebene 24 liegt. JDie Schaltstromversorgungsleitung 15 ist auf der Isolierschicht '23 angebracht. Teile der Leitung 15 dienen als Basiselektroden !für die Elemente 12, 18 und Tunnelbarrieren 25 werden auf Teilen 'der Leitung 15 mit bekannten photolithographischen Maskierungs- ^:und Oxidationstechniken ausgebildet. Mit denselben Techniken wer- !den auch die supraleitenden Leitungen 15, die über den Tunnel- j ^!barrieren 25 angeordnet sind, als Gegenelektroden verwendet. Die jübertragungsleitungen 14 werden gleichzeitig mit denjenigen Teilen der Versorgungsleitung 15 ausgebildet, an die sie angeschlos-

ί :

sen sind. Die Anschlußimpedanz 13, die eine Verlängerung der über-j tragungsleitungen 14 sein kann, kann eine gewünschte charakteri- j stische Impedanz auf bekannte Art bilden und einen gewünschten ; Widerstandswert haben durch Verwendung eines normalen Metalles oder Ionenplantation zur Veränderung eines supraleitenden Materials zu einem normalen Metall bei Temperaturen des flüssigen j Heliums. So kann man z.B. die charakteristische Impedanz einer j übertragungsleitung heruntersetzen durch eine größere Breite des Supraleiters relativ zur Breite der Übertragungsleitungen 14 oder es kann auch die Dicke des Dielektrikums oder die dielektrische Konstante des Isolators gesteuert werden. Eine nicht dargestellte Isolierschicht ist über den Elementen 12, 18, den Übertragungsleitungen 14, 15 und der Impedanz 13 angeordnet. Schließlich werden die Steuerleitungen 17 und 19 ausgebildet durch Niederschlagen einer Metallschicht oben auf der zuletzt erwähnten Isolierschicht und Ausrichten dieser Steuerleitungen durch bekann-

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te phot olithograp.his ehe Maskierungs- und Ätztechniken.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß logische Anordnungen mit einer großen Zahl separater logischer Kreise ähnlich den logischen Kreisen 11 auf einem Substrat hergestellt werden können und daß man logische Funktionen, wie ODER, NOR, NAND usw. zusätzlich zu der hier beschriebenen UND-Punktion mit Schaltungen nach dem Erfindungsgedanken ausführen kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

n\ Josephson-Schaltung zur Durchführung logischer oder Speicheroperationen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein aktives Element mit einer Josephson-Schaltung verbunden ist, das auf Störsignale oder Stromübergänge anspricht, das/die auf das Vorhandensein von Störsignalen oder Stromübergängen anspricht/ansprechen, wodurch eine Rückstellung erfolgt und ein Störsignal bzw. ein Stromübergang erzeugt wird, der das ursprüngliche Störsignal oder den Stromübergang aufhebt.

2. Josephson-Schaltung nach Anspruch 1,

j dadurch gekennzeichnet,

; daß das Element als Josephson-Kontakt ausgebildet ist und :

zum Umschalten von einem Nullspannungszustand in einen be- ;

stimmten Spannungszustand, der außerdem aktive in Serie mitj dem Josephson-Kontakt geschaltete Josephson-Schaltungen '■

zum Rückstellen des Josephson-Kontaktes aus dem bestimmten Spannungsζustand in den Nullspannungszustand enthält.

3· Josephson-Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 2, ' dadurch gekennzeichnet, j

daß zwei aktive Elemente in Serie mit der Josephson-Schal- | : tung geschaltet sind, die eine Nichtübereinstimmung mit J ι einem Stromstoßübergang liefern.

|4. Josephson-Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3» ,

dadurch gekennzeichnet, j

daß sie wenigstens zwei in Reihe geschaltete Josephson-Kon-i takte enthält, zwischen denen ein weiterer Josephson-Kon- i takt zur Reduzierung des Übersprechens der beiden anderen I

! Josephson-Kontakte angeordnet ist. i

5. Josephson-Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, I

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daß zum Schalten der Josephson-Kontakte vom Nullzustand in: den Spannungszustand und zur Vorbereitung der Betätigung der beiden Josephson-Kontakte eine Vorspannungseinrichtung angeordnet ist.

Josephson-Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet^, daß zur Steuerung vom Nullspannungszustand in den Spannung^- zustand eine separate Vorspannungsleitung angeordnet ist, wodurch eine Steuerung der Rückstellung des logischen Schaltgliedes durch Betätigung des oder der aktiven Element te zur Regelung erfolgt, dessen Störsignal das logische j Schaltglied zurückstellt und für den nächsten Operations- ^: zyklus vorbereitet.

Josephson-Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, , dadurch gekennzeichnet, j

daß ein Logikschaltkreis (z,B. 11) einen Josephson-Kontakt (z.B. 12) enthält, der mit einer Lastimpedanz (z.B. 13) im ^: Nebenschluß liegt, die über eine übertragungsleitung (14) an eine Stromversorgungsleitung (15) angeschlossen ist, über die der Strom an den Josephson-Kontakt (12) geleitet wird und daß Steuerleitungen (16, 17) vorhanden sind, die das Umschalten des Schwellwertes des Josephson-Kontaktes (12) steuern und daß in der Stromversorgungsleitung (15) mit dem Josephson-Kontakt (12) ein Regelelement (18) in Reihe geschaltet ist, das unabhängig durch den durch eine Vorspannungsleitung (19) fließenden Strom gesteuert wird.

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