DE2810649C3

DE2810649C3 - Josephson-Interferometer

Info

Publication number: DE2810649C3
Application number: DE2810649A
Authority: DE
Inventors: Tushar Ramesh Yorktown Heights N.Y. Gheewala (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-03-11
Publication date: 1980-10-16
Also published as: FR2396467A1; SE420662B; US4117354A; JPS558829B2; DE2810649A1; IL53860A0; JPS5412694A; FR2396467B1; DE2810649B2; GB1565778A; SE7803538L; IT7821517A0; CA1089540A; IT1109963B; NL7807051A

Description

Anwendungsgebiet liegt bei Verstärkungs- und logischen Schaltungen.

Schaltungen mit sogenannten Josephson-Kontakten, deren Wirkungsweise auf dem Tunneleffekt beruht, sind im Stand der Technik bekannt und werden sowohl als Speicherzellen für Speichermatrizen als auch für Schalteinrichtungen in logischen Kreisen mit sehr hoher Schaltgeschwindigkeit verwendet. Eine besondere Ausführungsform dieser bekannten Schaltungen sind die sogenannten Quanteninterferometer, in denen mindestens zwei Josephson-Kontakte parallel geschaltet sind. Im Betrieb als Speicherzelle oder als logische Verknüpfungsschaltung besitzen diese Interferometer eine oder mehrere Steuerleitungen, in denen der Steuerstrom für das Umschalten der Zeile fließt. Die Schwellwertkurve, die das Umschalten der Interferometer als Funktion des Arbeits- und Steuerstromes beschreibt, ist bei den bekannten Anordnungen linear. Werden diese Zellen als Verstärker betrieben, so ist dadurch die erreichbare Verstärkung auf relativ geringe Werte beschränkt

Bei einigen der bekannten Anordnungen erfolgt eine Injektion von Strom in das Josephson-Elemsnt In der US-Patentschrift 32 81 609 werden logische Glieder für die UND- und ODER-Verknüpfung beschrieben, in denen zusätzlich zum Arbeitsstrom der Verknüpfungsschaltung ein Injektionsstrom zugeführt wird. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung weist die Schwellwertcharakteristik ein im wesentlichen lineares Verhalten auf.

In dem Artikel IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-13, Nr. 1, Januar 1977, Seite 56, wird eine Anwendung der linearen Strominjektion nach dem genannten Patent beschrieben. Ein Artikel in Applied Physics Letters, Vol. 19, Nr. 11, Seite 469, 1. Dezember 1971, beschreibt ein Doppelkontakt-Interferometer, in dem durch positive Rückkopplung eine Stromverstärkung erfolgt Dazu wird ein Vorstrom den Interferometer-Kontakten asymmetrisch zugeführt Das Interferometer wiro außerdem von einem magnetischen Fluß durchsetzt der entweder von einem externen Feld oder aber von einem Strom im oberen Arm des Interferometers stammt Man könnte daran denken, diesen Strom als injizierten Strom aufzufassen, doch ist dies nicht möglich, da er streng auf den oberen Arm des Interferometers beschränkt ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Dies wird klar, wenn beachtet wird, daß der einer Seite des oberen Interferometer-Arms zugeführte Strom dem oberen Interferometer-Arm an seiner entgegengesetzten Seite abgenommen wird. Das führt dann schließlich nur dazu, daß an das Interferometer ein Magnetfeld angelegt wird, das in der Schleife des Interferometers einen Fluß erzeugt. Die entstehende Schwellwertcharakteristik bleibt in ihrem Charakter linear. ^₅

Der Artikel IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 15, Nr. 5, Oktober 1972, Seite 1604, beschreibt das Anlegen eines Arbeitsstromes und eines Steuersignals an einen Josephson-Kontakt. Ein Teil des Arbeitsstroms wird antiparallel zur Richtung des Steuerstroms zurückgeführt. Durch diese Rückkopplung kann sowohl die Steigung als auch die Gestalt der Schwellwertcharakteristik beträchtlich geändert werden. Doch bleibt trotz der Änderung der allgemeinen Form der SchwellwertcharaK'eristik die Beziehung zwischen dem μ Arbeits- und dem Steuerstrom erhalten. In diesem Schaltkreis werden auJer dem Arbeitsstrom keine direkt injizierten oder gekoppelten Ströme verwendet.

Im Artikel IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, Nr. 3, August 1976, Seite 1096, wird ein Interferometer beschrieben, in dem anscheinend ein injizierter Strom verwendet ist (s. dortige Fig. 2). Dabei handelt es sich aber nicht um einen injizierten Strom, sondern nur um eine schematische Darstellung eines Steuerstroms, der an das Interferometer gekoppelt ist.

Die schweizerische Patentschrift 5 80 365 beschreibt einen einzelnen Josephson-Kontakt, dem eine Mehrzahl von Strömen zugeführt wird. Man könnte diese Ströme als Injektionsströme in den Kontakt bezeichnen, sie werden jedoch nur summiert und wirken in gleicher Weise, wie wenn das Interferometer mit einem einzigen Arbeitsstrom beaufschlagt würde, der gleich der Summe der Einzelströme ist. Außerdem wirken die an die logischen Schaltkreise angelegten Ströme linear, so daß

Nichtlinearitäten treten dort nicht . j-..

Der Artikel Applied Physics Letiery VoL 20, N'r. ti, 1. Juni 1972, Seite 456, zeigt ein Dreikontakt-Josephson-Interferometer mit asymmetrischer Stromzuführung, an das ein Magnetfeld in der üblichen Weise angelegt wird. Derartige Anordnungen weisen keine Schwellwertcharakteristik ähnlich der Erfindung auf, da kein injizierter Strom zusätzlich zum Arbeitsstrom voihanden ist. In dem angegebenen Artikel wird der Arbeitsstrom asymmetrisch zugeführt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich dementsprechend die Aufgabe, eine Josephson-Interferometeranordnung anzugeben, die eine nichtlineare Schwellwertcharakteristik aufweist und sowohl für Verstärkungsschaltungen als auch für logische Schaltungen vorteilhaft einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die nichtlineare Schwellwertcharakteristik ergibt sLh, wenn dem Interferometer ein Injektionsstrom an einer Stelle zugeführt wird, die sich von dem Punkt unterscheidet, aii dem normalerweise der Arbeitsstrom eintritt Der Anschlußpunkt für den Injektionsstrom liegt in einer bevorzugten Ausführungsform asymmetrisch in der Induktivität, die zwei benachbarte Josephson-Kontakte verbindet.

In einer zweiten Ausführungsform wird der Injektionsstrom an derselben Stelle zugeführt wie der Arbeitsstrom, doch wird ein Teil dieses Injektionsstroms elektromagnetisch mit der Induktivität des Interferometers gekoppelt, um somit die gewünschte nichtlineare Sch", eüwertcharakteristik zu erhalten.

Zellenparameter, wie beispielsweise Injektionsstrom, Arbeitsstrom, Anjchlußpunkt für den Injektionsstrom, die Ströme in den Kontakten und die Induktivität des Interferometers können so gewählt werden, daß sich die gewünschte, nichtlineare Schwellwertcharakteristik ergibt In bevorzugter Weise erfolgt der Anschluß von Arbeits- und Injektionsstrom symmetrisch bzw, antisymmetrisch zur Induktivität des Interferometers.

Die nichtlineare Schwellwertcharakteristik ermöglicht Verstärkerschaltungen mit hohem Verstärkungsfaktor. Außerdem können logische Verknüpfungsschaltungen (UND-, ODER-, lnverter-Schaltungeri) mit breiten Arbeitsbereichen hergestellt werden. Interferometer mit nirhtlinearen Schwellwertkurven können auch ohne separate Steuerleitungen umgeschaltet

werden und vereinfachen so den Gesamtschaltkreis.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten linearen Strominjektions-Verstärkers mit einem Josephson-Kontakt als umschaltbarem Element,

Fig. IB eine graphische Darstellung von Is als Funktion von Ib mit der linearen Schwellwert- oder Umschaltcharakteristik des Schaltkreises von Fig. IA,

F i g. 2A eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-lnterferometers mit nichtlinearer Injektion eines Signalstrom:. A₁ zusätzlich zu einem Vorstrom /« und einer im Vergleich zu bekannten Schaltkreisen besseren Verstärkung,

Fig. 2B eine graphische Darstellung eines Signalstroms Is als Funktion eines Vorstroms /« mit der Schwellwert- oder Umschaltcharakteristik des Verstärkers von F i g. 2A. Außerdem zeigt Fig. 2B die Schwellwertcharakteristik eines Dreikontakt-Interferometers. in dem zur Verstärkung ebenfalls nichtlineare Strominjektion verwendet wird, sowie die Schwellwertcharakteristik eines Doppelkontakt-Interferometers. bei dem die Verstärkung durch Kombination von Strominjektion und elektromagnetischer Kopplung an die Induktivitäten des Interferometers erreicht wird. Zum besseren Vergleich ist die Schwellwertcharakteristik des Schaltkreises von Fig. IA ebenfalls eingetragen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines symmetrisch beaufschlagten Dreikontakt-Interferometers mit nichtlinearer Strominjektion gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur ist eine Anordnung zur feldverstärkten nichtlinearcn Injektion durch gestrichelte Linien angegeben, die zusätzlich zu der »normalen« nicht feldverstärkten nichtlinearen Injektion zur Verstärkung in Multikontakt-Interferometern verwendet werden kann,

F i g. 4A eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers, dessen verschiedene Parame-

^ I_#'VJ UV-XJ αϊ UI.I1VI,

des Interferometers. Die nichtlineare Schwellwertcharakteristik ergibt sich aufgrund elektromagnetischer Kopplung eines Teils des Injektionsstroms an das Interferometer.

In der bisherigen Entwicklung der Josephson-Technologie wurden drei Wege vorgeschlagen, um in Josephson-Elementen und Schaltkreisen eine Verstärkung zu erzielen. Der erste Weg besteht in der Verwendung von mehrfachen Steuerschleifen; der Nachteil dabei besteht jedoch in der großen Lastimpedanz, die mit dem Quadrat der Windungen in den Steuerschleifen zunimmt. Ein weiterer Weg zu einem Interferometer mit hoher Verstärkung liegt in der geeigneten Auswahl der Punkte für die Stromzuführung, des Produkts Lk und der Stromverhältnisse. Ein Interferometer mit getrennten Stromzuführungspunkten und einem Stromverhältnis 1:2:1 nach der US-Patentschrift 39 78 351 weist unter allen Dreikontakt-lnterferometern den besten Verstärkungsbereich auf. Abhängig von den zulässigen Toleranzen des Arbeitsbereichs sind die best erreichbaren Verstärkungen auf Werte von etwas über 2 beschränkt.

Fig. IA zeigt einen dritten Weg, um Verstärkung in Josephson-Schaltkreisen zu erzielen. Es handelt sich um eine schematische Darstellung eines bekannten Schaltkreises, in dem lineare Strominjektion zur Umschaltung eines Josephson-Kontakts herangezogen wird. In Fi g. 1 wird ein supraleitender Josephson-Kontakt /1 durch einen Arbeits- oder Vorstrom Ib für das Umschalten vorgespannt. Wird ein Signalstrom Is in das gleiche Element /1 injiziert, so daß der Schwellwertstrom /_ml> überschritten wird, schaltet das Element /1 um und es ergibt sich eine Stromverstärkung (In+Is)ZIs- In der US-Patentschrift 32 81609 wird von dieser linearen Strominjektion Gebrauch gemacht. Damit lassen sich Stromverstärkungen erzielen, die pro Stufe etwas über dem Wert 2 liegen.

Fig. IB ist eine graphische Darstellung von Is als Funktion von h und somit die Schwellwertcharakteristik des Schaltkreises von Fig. IA. Daraus ergibt sich

UtUlItLIl

F i g. 4B eine graphische Darstellung der Ströme Ia als Funktion von Ib mit der Schwellwertcharakteristik des UND-Glieds von Fig. 4A. Abhängig von der Polarität der angelegten Signale und der gewünschten logischen Funktion am Ausgang kann somit eine UND-Funkt'on durch nichtlineare Strominjektion realisiert werden.

Fig.4C die Impulszüge, die als Eingangssignale A und Sin F i g. 4A verwendet werden können, sowie die Ausgangssignale, die an einer zum Schaltkreis von Fig. 4A parallelliegenden Last abgenommen werden können,

F i g. 5A eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers. an das Ströme Ia. Ia- angelegt werden, um an einem zum Interferometer parallelgeschalteten Ausgangswiderstand die ODER-Funktion zu erhalten.

F i g. 5B eine graphische Darstellung der Ströme I_A als Funktion von Ia mit der Schwellwert- oder Umschaltcharakteristik des ODER-Glieds von F i g. 5A,

Fig.6 eine schematische Darstellung eines Inhibitionsschaltkreises mit zwei Doppelkontakt-Interferometern und nichtlinearer Strominjektion.

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers, das als Verstärker geschaltet und zum Schaltkreis von Fig.4A äquivalent ist und in dem ein injizierter Strom direkt dem gleichen Anschlußpunkt zugeführt wird, wie der Arbeitsstrom tern; die Bezeichnung lineare Strominjektion ist aus dieser Eigenschaft abgeleitet. Die Verstärkungsfaktoren, die sich mit linearer Strominjektion und den anderen obenerwähnten Wegen erzielen lassen, reichen für die Anforderungen vieler Anwendungen nicht aus, für die integrierte Kreise mit Josephson-Technologie vorgesehen sind. Im allgemeinen werden größere Verstärkungsfaktoren benötigt, um die Geschwindigkeit, die Arbeitstoleran7en und die Unempfindlichkeit gegenüber Störungen in einer praktisch verwendbaren logischen Familie zu verbessern. Außerdem besteht ein ernsthafter Bedarf an hohen Verstärkungsfaktoren in Schnittstellen von Logik-Schaltungen und Speichern, in außerhalb von Schaltkreisplättchen enthaltenen Treiberschaltungen, in Verstärkern und in selbstzurücksetzenden Logikschaltungen.

Diese Anforderungen wurden durch den Verstärker mit nichtlinearer Injektion erfüllt, dessen schematische Darstellung F i g. 2A angibt und der ein Doppelkontakt-Interferometer enthält Verstärker mit den im folgenden beschriebenen Eigenschaften erzielen nominale Verstärkungen von 10, indem sie eine nichtlineare Umschaitbeziehung zwischen den angelegten Arbeitsund Signalströmen ausnutzen.

Fig.2A zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers, dem zwei Ströme Ib und /5 so zugeführt werden, daß zwischen den Strömen

und den erzeugten Flüssen eine nichtlineare Wechselwirkung entsteht. In Fig. 2A enthält ein Doppelkontakt-lnterferomettr 1 ein Paar von Josephson-Kontakten /2, /3, die durch induktivitätsbehaftete Verbindungen parallel geschaltet sind; in Fig. 2A sind diese Verbindungen durch ein Paar von Induktivitäten 2 darge") :11t. Das Interferometer 1 wird mit einem Arbeitssirom Ib aus einer (nicht gezeigten) Stromquelle beaufschlagt; werden keine weiteren Maßnahmen getroffen, verteilt sich der Strom Ip auf die beiden Parallelzweige in inversem Verhältnis zu deren Induktivitäten. Wenn der Strom /»nach dem Aufspalten den Schwellwertstrom Ai der Kontakte /2, /3 übersteigt, schalten diese in bekannter Weise aus dem Zustand ohne Spannungsabfall in einen Zustand mit Spannungsabfall um. Befinden sich die Kontakte /2, /3 im spannungslosen Zustand, fließt ein Strom über einen Isolator ^'wischen 'wei S'j^rnieiieriden Pip^'y"^**« "^^ri zwar aufgrund des bekannten Josephson-Tunneleffekts. Die Verbindung 3 vervollständigt die Parallelverbindung der Kontakte /2. /1. die zusammen mit den Induktivitäten 2 eine Schleife M I bilden. Nach F i g. 2A wird ein Injektionsstrom /_s am Mittelpunkt der links liegenden Induktivität 2 zugeführt; damit soll der allgemeine Fall angedeutet werden, daß dem Interferometer 1 ein zusätzlicher Strom an einem Anschlußpunkt zugeführt wird, der von dem Anschlußpunkt des Arbeitsstroms Ir verschieden ist. Würde der Strom fs am gleichen Punkt wie der Strom In zugeführt, ergäbe sich nur ( ne Summierung der an das Interferometer 1 angelegten Ströme und damit entsprechend dem Schaltkreis in Fig. IA eine lineare Schwellwertcharakteristik ähnlich der in F i g. IB. In dem Maße wie also der Injektionsstrom h der Schleife M1 in anderer Weise als zusammen mit dem Strom Ib zugeführt wird, verteilt er sich in der Schleife 1 in anderer Weise als der Arbeitsstrom Ib; zwischen diesen Strömen erfolgt dann in einer komplexen Weise eine nichtlineare Wechselwirkung, die zu einer nichtlinearen Schwellwertcharakteristik ähnlich der in F i g. 2B führt. Für das Interferometer 1 in Fig. 2A mit drei Anschlüssen ist der zum Umschalten benötigte Strom an einem Anschlußpunkt eine nichtlineare Funktion des am anderen Anschlußpunkt zugeführten Stroms. Diese Nichtlinearität kann innerhalb gewisser Grenzen durch geeignete Wahl der Anschlußpunkte, der Werte der Induktivitäten und der Kontaktströme in gezielter Weise gesteuert werden.

An dieser Stelle ist festzuhalten, daß bisher keinerlei Steuerleitungen in Verbindung mit den Schaltungen der Fig. IA oder 2A erwähnt wurden. Keine dieser Schaltungen verwendet Steuerleitungen; deren Fehlen in Fig. IA führt nicht zu einer nichtlinearen Umschaltcharakteristik, während umgekehrt eine derartige nichtiineare Umschaltcharakteristik für das Interferometer 1 in F i g. 2A auch ohne Steuerleitung erzielt wird, wenn der Injektionsstrom Is an einem Punkt der Interferometerschleife M\ zugeführt wird, der sich von dem Anschlußpunkt für den üblichen Arbeitsstrom /_s unterscheidet. Das nichtlineare Verhalten aufgrund des Injektionsstroms Is unterscheidet sich von dem nichtlinearen Verhalten von Interferometern mit einem Steuerfeld, das mit Hilfe einer Steuerleitung angelegt wird. Die Nichtlinearität aufgrund von Steuerfeldern geht durch überlappende Moden und in Fabrikationstoieranzen unter. Die hier beschriebene Nichtlinearität aufgrund von Strominjektion zeigt den Nachteil einer Beeinträchtigung durch überlappende Moden nicht und besitzt einen Kurvenverlauf mit größerer Steigung. In

Fig. 2B ist die lineare Umschaltwelle eines Schaltkreises nach Fig. IA zum Vergleich mit einer Anzahl von nichtlinearen Schwellwertcharakteristiken dargestellt, von denen eine mit dem Schaltkreis nach Fig. 2A erhalten werden kann. Die anderen dargestellten nichtlinearen Umschaltcharakteristiken gehören zu einem Dreikonlakt-Interferometer mit nichtlinearer Strominjektion und zu einem Dreikontakt-Interferometer, in dem gleichzeitige Strominjektion und Verstärkung durch ein Magnetfeld verwendet sind.

In Fig. 2B ist die Abhängigkeit des Injektionsstroms Is vom Arbeitsstrom Ib für ein Interferometer 1 nach F i g. 2A dargestellt, die eine nichtlineare Umschaltoder Schwellwertcharakteristik 4 mit der Bezeichnung »nichtlinear, zwei Kontakte« ergibt. Die lineare Umschaltcharakteristik des Schaltkreises nach Fig. IA ist in F i g. 2B zum Vergleich eingetragen; sie trägt das

Rp-7ut7cvpirhpn 'y nnH Hip Rp7p»rhniincr »linpar«. Wird für

Digitalschaltkreise Verstärkung definiert als Verhältnis des Ausgangsstroms zu dem Strom, der das Element umschaltet, kann ein höherer Verstärkungsfaktor entweder durch Erhöhung des Ausgangsstroms oder durch Verringerung des Umschaltstroms erzielt werden. In den meisten Anwendungen wird versucht, den zum Umschalten benötigten Strom zu reduzieren, wenn eine bessere Verstärkung erzielt werden soll. Die vorliegende Erfindung schlägt denselben Weg ein, erzielt die Verringerung des Stroms aber durch Ausbilden einer nichtlinearen Umschaltcharakteristik, indem ein Strom an einem Anschlußpunkt der interferometerschleife injiziert wird, der sich vom Anschlußpunkt des üblichen Arbeitsstroms unterscheidet. Wird beispielsweise angenommen, daß der Arbeitsstrom /g für die Schaltungen der Fig. IA, 2A gleich ist, so kann dieser Wert in Fig. 2B auf der /s-Achse als Strom i_b dargestellt werden. Der Strom /szum Umschalten des Kreises nach Fig. IA ist in Fig.2B mit Strom i_s bezeichnet. Der Arbeitspunkt 6, der außerhalb der linearen Schwellwertcharakteristik 5 liegt, zeigt an, daß die angelegten Ströme die Schaltung nach Fig. IA vom spannungslosen in den spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet haben. Aus F i g. 2B ergibt sich klar, dall sich auberhalb der nichtlinearen Umschaltcharakteristik 4 des Schaltkreises nach Fig. 2A beliebig viele Arbeitspunkte finden lassen. Beispielsweise erlaubt der Arbeitspunkt 7 in Fig.2B das Umschalten des Schaltkreises nach F i g. 2A aus dem spannungslosen Zustand in den spannungsbehafteten Zustand, wenn Werte Is und Ib verwendet werden, die beide kleiner als die zum Umschalten des Kreises nach Fig. IA erforderlichen Sti öme ib, i_s sind. Die vom Arbeitspunkt 7 ausgehenden gestrichelten Linien in Fig.2B zeigen, daß die zum Umschalten des Interferometers 1 nach Fig.2A erforderlichen Ströme kleiner sind als die zum Umschalten des Kreises nach F i g. 1A. Aufgrund der im Schaltkreis nach Fig.2A erzeugten Nichtlinearitäten können also Verstärkungsfaktoren erzielt werden, die größer als die bekannten sind, da durch die nichtlineare Umschaltcharakteristik sowohl der injizierte Strom /₅ als auch der Arbeitsstrom h verringert werden können. Fig.2B zeigt auch, daß mit größer werdender Nichtlinearität die benötigten Umschaltströme immer kleiner werden und damit die erzielbare Verstärkung immer größer. Die Nichtlinearität der Umschaltcharakteristik kann gesteuert werden, so wie es die Kurven 8, 9 in Fig.2B zeigen. Diese werden anhand der Schaltung von F i g. 3 näher beschrieben.
Typische Werte für die angelegten Ströme, die

Induktivitätswerte und die Kontaktparameter des Interferometers nach F i g. 2A sind:

k	= 250 μΑ
i,	= 75 μΑ
linke Induktivität 2	= 7,5 pH
rechte Ind :ktivität 2	= 3 pH
Lo(J 2)	= 100 μΑ
Lo(J3)	= 250 μΑ
Verstärkung	= 4

Die angegebenen Werte entsprechen nicht unbedingt den Optimalwerten; es sollte beachtet werden, daß der Anschlußpunkt für den Injektionsstrom /.<; an eine beliebige Stelle der linken Induktivität 2 in Fig. 2A gelegt werden kann, um damit verschiedene Nichtlinearitäten zu erzeugen. Die Werte der linken und der rechten Induktivitäten 2 können sich auch unterscheider das Interferometer in bekannter Weise verriegelnd oder selbstzurücksetzend macht. Werden der Arbeitsstrom /«und der Injektionsstrom Iaentsprechend Fig. 3 zugeführt, ergibt sich eine nichtlineare Schwellwertcharakteristik, ähnlich der in Fig. 2B mit 8 bezeichneten. Diese Schwellwertcharakteristik 8 in Fig. 2B besitzt wesentlich steilere Steigungen als die Charakteristik 4 eines Doppelkontakt-Interferometers. Nach Fig. 2 genügt zum Umschalten des Dreikontakt-Interferometers 10 selbst bei gleichem Arbeitsstrom In wesentlich weniger Injektionsstrom Is, so daß sich eine verbesserte Verstärkung ergibt.

Wird in Fig.3 anstelle der eben besprochenen Strominjektion an einem Ende der Schaltung die mit gestrichelten Linien gezeichnete Verbindung II benutzt, so kann mit der entstehenden Anordnung zur Strominjektion unter Einschluß eines elektromagneti-

UCM üi'iu ii'iiici'i'idiu gi'Ouci" uci'ciCiic gcäiiuci't VvcrucFi,

um eine gewünschte nichtlineare Umschaltcliarakteristik zu erzeugen. Die erhaltenen Nichtlinearitäten sind weiterhin eine Funktion des Stromverhältnisses in den Kontakten /2, /3 und des Arbeitsstromes Ib- Im allgemeinen sollte der Arbeitsstrom Ib einem Interferometer jedoch so zugeführt werden, daß der höchstmögliche Wert von /_mo erreicht wird. Damit werden die größten Arbeitstoleranzen von Ib erzielt. Der Injektionsstrom U sollte auch an einem Punkt zugeführt werden, der sich vom Anschlußpunkt des Arbeitsstroms unterscheidet, um so l_m0 der Schaltung minimal zu halten, wenn beide Ströme angelegt sind. Diese Maßnahme führt zu der höchsten Umschaltempfindlichkeit für den Injektionsstrom und damit zu sehr hohen Verstärkungen.

Fig. 3 zeigt ein Interferometer mit drei Josephson-Kontakten, bei dem der Arbeitsstrom I_B symmetrisch aufgespalten einem symmetrischen Paar von Interferometerschleifen zugeführt wird. Der Injektionsstrom l_A wird an einem Ende zugeführt, d. h. dem am weitesten links liegenden Schaltungsiril des Interferometers. Der Schaltkreis nach Fig.3 erzeugt eine beträchtlich

Nirhtlinparität Hat T°ir\r\r\M\tr\nta\/t-\nie>rfr>-

-'■■ ~ - r r ~ — --· —

rometer von F i g. 2A und weist eine Schwellwert- oder Umschaltcharakteristik ähnlich der bei 8 in Fig. 2B gezeigten auf. Die Charakteristik 8 in F i g. 2B trägt die Bezeichnung »nichtlinear, 3 Kontakte«. Der in Fig.3 gezeigte Schaltkreis ist ähnlich dem in Fig. 3B der US-Patentschrift 39 78 351 gezeigten. Die Konfiguration in F i g. 3 ist dieselbe wie in der genannten US-Patentschrift, mit der einzigen Ausnahme, daß anstelle einer Steuerleitung mit einem Steuerstrom hier ein Injektionsstrom I_A entweder direkt der links liegenden Induktivität zugeführt wird oder alternativ ein Injektionsstrom I_A dem gleichen Punkt über eine Verbindungsleitung, deren Leitungsabschnitte elektromagnetisch mit den Induktivitäten des Interferometers gekoppelt sind. Außerdem können die Induktivitätswerte und die Stromverhältnisse in den Kontakten von den in der genannten Patentschrift abweichen. Das Dreikontakt-Interferometer 10 der F i g. 3 umfaßt die drei Kontakte/4,75,/6,die über Induktivitäten Li,L2,L3, L 4 parallel geschaltet sind und ein Paar von Schleifen Ai 2, Λί3 bilden. Der Arbeitsstrom /_s wird über einen symmetrischliegenden Anschlußpunkt den Induktivitäten L 5, L 6 zugeführt und invers zum Wert dieser Induktivitäten aufgespalten. Die entstehende« Ströme werden zwischen den Induktivitäten L 1, L 2 bzw. L 3, L 4 angeschlossen. Ein Lastwiderstand Rl liegt parallel zum Interferometer 10 und kann einen Wert aufweisen, besprochenen Rahmen erhöht werden. Die in F i g. 3 als Induktivitäten gezeichneten Teile 12 der Verbindungsleitung 11, sind elektromagnetisch mit den InduKtivitäten L 1, L 2 und L 3, L 4 der Schleifen M 2, /V/3 des Interferometers 10 gekoppelt. Die Verbindungsleitung 11 endet am linken Ende des Interferometers 10,

r-, genauer am Ende der Induktivität L 1. Wenn also ein Injektionsstrom Ia auf die Verbindungsleitung 11 gegeben wird, erfolgt zuerst eine Kopplung des entstehenden Magnetfelds an die Induktivitäten L 1 bis L 4; danach wird der Strom Ia dem Interferometer 10

ίο am linken Ende der Induktivität L 1 zugeführt (injiziert). Das Magnetfeld des Injektionsstroms U setzt den Wert /modes Interferometers 10 herab und erhöht somit die in Schaltungen mit nichtlinearer Verstärkung gültigen Gesamtverstärkungen. Der Vergleich der Charakteristi-

ji ken 4 und 9 in F i g. 2B ergibt, daß mit dem Hilfsfeld die Verstärkung des Doppelkontakt-Interferometers nach F i g. 2A verbessert werden kann.

Die folgenden Parameterwerte sind typisch für die Schaltung nach Fig. 3 mit und ohne Hilfsfeld (d.h. mit und ohne Feldverstärkung).

UhneHiitsteia	Ib= 23υμΑ
Ia	= 50 μΑ
L\	= 6,28 pH
L2	= 6,28 pH
L3	= 6,28 pH
L4	= 6,28 pH
L5	= 32 pH
L6	= 18 pH
RL	= 6Ω
hü 4)	= 64 μΑ
Io (J 5)	= 127 μΑ
h r/6)	= 159 μΑ
Verstärkung	= 6
Mit Hilfsfeld

Für diese Betriebsart können dieselben Parameter verwendet werden, nur wird der Wert von Ia kleiner und damit die Nominalverstärkung ungefähr Zehn.

Der Schaltkreis in Fig.3 ermöglicht Verstärkungsfaktoren größer als Zehn; die angegebenen Parameter und die verwendete Konfiguration sind nur als Beispiele zu verstehen. Es können somit auch Schaltkreise ähnlich dem Dreikontakt-Interferometer 10 verwendet werden, die andere Induktivitätswerte, andere Kontaktströme oder andere Arbeits- oder Injektionsströme verwenden, um Verstärkungscharakteristiken zu erzeugen, die nichtlinear sind, sich aber von denen in Fig.2B

wesentlich unterscheiden. Je nach Anwendung und den speziellen Bedürfnissen können einige oder alle dieser Parameter herangezogen werden, um die nichtlineare Umschaltcharakteristik eines Dreikontakt-Interferometers ähnlich dem Interferometer 10 in Fig. 3 in bestimmter Weise zu ändern. Es können auch zusätzliche Kontakte parallel zu den Kontakten /4 bis /6 in Fig. 3 geschaltet werden. Die Injektion des Stromes braucht auch nichi auf einen einzelnen Punkt des Interferometers beschränkt zu werden, statt dessen können auch mehrere Injektionsströme an verschiedenen Punkten zugeführt werden.

In Fig. 4A ist eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers, das aufgrund der gewählten Parameter als logisches UND-Glied arbeitet. Die Anordnung nach F i g. 4A ist ein Beispiel dafür, wie die Anpassung der nichtlinearen Schwellwertcharaktevorhanden sind. Werden somit die Impulse 20, 21 von Fig. 4C über die Anschlüsse 19 bzw. 18 an das Interferometer 13 angelegt, so erscheint an einem zugehörigen (nicht gezeichneten) Lastwiderstand parallel zum Interferometer 13 ein Ausgangssignal 22. In Fig. 4B sind die Impulse 20, 21 als Ströme A bzw. Sauf der Y- bzw. X-Achse dargestellt, ihre Vektorsumme ergibt den Arbeitspunkt A ■ Bim ersten Quadranten, in Fig. 4B liegt der Arbeitspunkt A ■ S deutlich außerhalb der Umschaltcharakteristik 23 und führt so zu großen Arbeitstolerarizenfürdas UND-Glied 13.

Werden die Impulse 24, 25 in Fig. 4C mit positiver bzw. negativer Polarität über die Verbindungen 19 bzw. 18 dem Interferometer 13 zugeführt, so erscheint kein Ausgangssignal. Dies ergibt sich deutlich aus der Betrachtung des zweiten Quadranten der graphischen Darstellung in F i g. 4B, /der die Anwendung 1er Ströme

mim IUl ClIlC ^CUCIIC /MIWClIUUtIg CIIUIgCII HdMII. IUI Schaltkreis nach Fig. 4A werden Eingangssignale gleicher Amplitude zum Umschalten eines Doppelkon- j» takt-lnterferometers 13 verwendet, das ähnlich dem Interferometer 1 nach Fig. 2A aufgebaut ist. In den bisher besprochenen Fällen war ein großer Verstärkungsfaktor erwünscht und somit der injizierte Strom beträchtlich kleiner als der Arbeitsstrom. Die an das >■> Interferometer 13 von Fig.4A angelegten Ströme brauchen nicht notwendigerweise die gleiche Amplitude aufzuweisen, doch werden 'J'ese normalerweise so gewählt, daß der Arbeitspunk: des Schaltkreises deutlich außerhalb der Umschaltschwelle liegt, so daß κι der Kreis einen Arbeitsbereich mit breiten Toleranzen aufweist und somit weniger anfällig für fehlerhaften Betrieb aufgrund von Parametervariationen ist, die während der Herstellung auftreten.

Das Interferometer 13 in F i g. 4A ist ein Doppelkontakt-Interferometer, ähnlich dem in F i g. 2A. Es besteht somit aus einem Paar von Kontakten /7, /8, die über Induktivitäten L 7, L 8 parallel geschaltet sind und über die Verbindung 14 eine Schleife L 4 bilden. Die Ströme Ib, Ia stammen aus einer Stromquelle, die in F i g. 4A mit w

RlnrW I^ w^trnmniiplli»« hp7*»irhnpt ict Πϊ<> Qttv*mnnollp

15 liefert bipolare Strominipulse an die Anschlüsse 16, 17, die auch mit A bzw. B bezeichnet sind. Der bipolare Strom /β wird dem Interferometer 13 symmetrisch über eine Leitung 18 zugeführt, während der bipolare Strom -r. Ia über eine Leitung 19 zum Ende der Induktivität L 7 gelangt. Typische Werte für das UND-Glied nach Fig. 4A sind:

L 7 = 5,9 pH

L 8 = 2,4 pH '°

La(Jl) = 100 μΑ

Lo(JS) = 25OuA

Ia = 200 μΑ

Ib = 200 μΑ

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Mit diesen Werten zeigt der Schaltkreis nach 4A eine nichtlineare Schwellwertcharakteristik, ähnlich der in Fig.4B. Fig.4B ist die graphische Darstellung der Ströme Ia als Funktion von Ib mit den Schwellwert- oder Umschaltcharakteristiken des Kreises nach F i g. 4A in t><> vier Quadranten. Wird Fig.4B zusammen mit den Impulszügen von Fig.4C betrachtet, zeigt sich, daß abhängig von den Polaritäten der Eingangssignale ein Schaltkreis ähnlich dem von Fig.4A verschiedene logische Ausgangssignale erzeugen kann. Wie bei einem β5 üblichen UND-Glied erscheint an einem parallel zum logischen Schaltkreis liegenden Lastwiderstand nur dann ein Ausgangssignal, wenn beide Eingangssignal Quadranten ergibt, der innerhalb der Grenzen liegt, die durch die Umschaltcharakteristik 23 und deren Spiegelbild 26 bestimmt werden. In ähnlicher Weise ergibt sich kein Ausgangssignal, wenn die Impulse 27, 28 von Fig.4C an das Interferometer 13 nach Fig.4A angelegt werden. Dies ist wiederum im vierten Quadranten von Fig. 4B dargestellt, wo die Anwendung der Ströme Ά. B einen Arbeitspunkt A B ergeben, der innerhalb der Umschaltschwellen 23, 26 der Schaltung 13 liegen. Werden schließlich die Impulse 29, 30 in F i g. AC an das Interferometer 13 von F i g. 4A angelegt, so erscheint am Parallelwiderstand des Interferometers 13 ein Ausgangssignal 31. In F_ig. 43 ergibt nämlich die Anwendung der Impulse A, Seinen Arbeitspunkt Ä ■ S, der im dritten Quadranten der Kurve von 4B deutlich außerhalb der Umschaltcharakteristik 26 der Schaltung 13 liegt.

Damit ist deutlich, daß die Umschalt- oder Schwellwertcharakteristik zur Realisierung einer gewünschten logischen Funktion gezie't eingestellt werden kann, und zwar durch Wahl der Parameter von Mehrkontakt-Interferometern, in denen die Nichtlinearität durch Iniektinn eines Stroms in das Interferometer an einem Punkt erfolgt, der von dem Anschlußpunkt der üblichen Arbeitsstroms verschieden ist.

Fig. 5A zt.igt eine schematische Darstellung eines Doppelkontakt-Interferometers, an das die Ströme Ia. Ι_λ angelegt werden, um die ODER-Funktion dieser Eingangssignale an einem (nicht gezeichnetem) Parallelwiderstand des Interferometers abzunehmen. Der Schaltkreis von Fig. 5A ist ähnlich dem Kreis von Fig. 4A; zur Kennzeichnung ähnlicher Elemente wurden in beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet. Sieht man davon ab, daß die Werte der Induktivitäten L 7, L 8 und der Ströme in den Kontakten J 7, /8 verschieden sind, zeigt Interferometer 32 von F i g. 5A dieselbe Konfiguration, wie Interferometer 13 von Fig.4A mit der einen Ausnahme, daß Strom I_A-über eine Leitung 18 an das rechte Ende der Induktivität L 8 gelangt. Die Elemente von F i g. 5A weisen folgende Werte auf:

L7	= 2,8 pH
LS	= 2,8 pH
Lo (J 7)	= 175 μΑ
Lo(J»)	= 175 μΑ
I Ά	= 200 μΑ
Ia-	= 200 μΑ

Mit den angegebenen Werten besitzt der Schaltkreis nach Fig.5A eine Schweilwertcharakteristik ähnlich

der in F i g. 5B. Die Amplituden der Ströme I_A, l_Asmd so gewählt, daß der Arbeitspunkt des Schaltkreises nach Fig.5A immer außerhalb der Umschaltcharakteristik 33 von F i g. 5B liegt, unabhängig davon, ob sie einzeln oder in Kombination angelegt werden. Der ausschraffierte Bereich unter der Schwellwertcharakteristik 33 ist ein Arbeitsbereich, in dem das Interferometer 32 in seinem supraleitenden Zustand ist. Die Arbeitspunkte, die außerhalb der Schwellwertcharakteristik 33 liegen, schalten das Interferometer 32 in den spannungsbehafteten Zustand um. Die an das Interferometer 32 angelegten Ströme wurden mit I_A, Ia-bezeichnet, da sie beide als Injektionsströme aufgefaßt werden können. Um Übereinstimmung mit den früheren Ausführungsformen zu erzielen, kann eine gestrichelt gezeichnete Leitung 18' symmetrisch an das Interferometer 32 angeschloiscn werden, um einen Arbeitsstrom Ib zuzuführen. Im speziellen Schaltkreis von Fig.5A ist der Strom /gNull.

Auch in diesem Fall kann durch Anpassen der Interferometer-Parameter in einem Schaltkreis mit nichtlinearer Verstärkungscharakteristik letztere so angepaßt werden, daß sich verschiedene Verstärkangscharakteristiken ergeben, die entweder zur Signalverstärkung oder zur Erzeugung logischer Ausgangssignale dienen können.

F i g. 6 zeigt die schematische Darstellung eines Inhibitionsschaltkreises mit einem Doppelkontakt-Inte.ferometer und nichtlinearer Stroininjektion. Das Doppelkontakt-Interferometcr des Schaltkreises 34 ist ähnlich dem in Fig. 4A gezeigten aufgebaut. Ähnliche Elemente in beiden Figuren tragen gleiche Bezugszeichen. Parallel zum Interferometer 13 liegt ein Lastwiderstand Ri, der seinerseits mit einem Josephson-Element /9 (beispielsweise einem Interferometer) in Reihe geschaltet ist; das Umschalten des Josephson-Elements wird durch eine Steuerleitung 35 bewirkt, die elektromagnetisch mit dem Element /9 gekoppelt ist. Das Element 79 liegt in Reihe mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle, die einen Arbeitsstrom für das Element /9 liefert. Parallel zum Element /9 liegt ein Abschlußwiderstand Rd- Steuerleitung 35 wird mit einem Strom I_B beaufschlagt, der Strom I_A wird über die Leitung 19 in das Interferometer 13 injiziert.

Das Interferometer 13 arbeitet in der gleichen Weise, wie es für die Schaltung in Fig.4A beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß sein Arbeitsstrom /c abgeschaltet werden kann, indem ein Strom h an die Steuerleitung 35 des Elements /9 angelegt wird und dadurch die Umschaltung dieses Elements und die Ablenkung des Stroms /_c in die Last Rd hervorruft. Auf diesem Weg kann das UND-Glied von F i g. 4A in einen Sperr-Kreis bzw. ein Inversionsglied umgestaltet werden. Auch der Verstärkerschaltkreis von Fig. 2A kann anstelle des Interferometers 13 von Fig.6 verwendet werden.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Verstärker-Kreises mit Doppelkontakt-Interferometer, der dem in F i g. 2A gezeigten Schaltkreis äquivalent ist. Das Interferometer von Fig. 7 verwendet einen Injektionsstrom, der direkt mit dem Anschlußpunkt für den Arbeitsstrom des Elements verbunden ist Das Interferometer weist jedoch eine nichtlineare Schwellwertcharakteristik auf, und zwar als Folge der elektromagnetischen Kopplung eines Teils des injizierten Stroms mit dem Interferometer. Das Interferometer 36 besteht aus den parallelgeschalteten Kontakten /10, y 11. die über die Induktivitäten LS, LlO miteinander verbunden sind. Diese Elemente bilden zusammen mit

ίο der Verbindung 37 eine Schleife Ai5, der ein Arbeitsstrom 1_B zugeführt wird. Der Injektionsstrom I_A wird dein Interferometer 36 am gleichen Punkt über eine Leitung 38 zugeführt, von der ein Teil 39 mit der Induktivität L 9 elektromagnetisch gekoppelt ist. Wür-

lä den die Ströme I_A, Ib am gleichen Punkt des Interferometers 36 zugeführt, ergäbe sich in diesem eine lineare Summierung dieser Ströme. Der Strom I_A, der im Teil 39 der Verbindungsleitung 38 fließt, ist jedoch elektromagnetisch mit der Induktivität £9 gekoppelt, so daß sich in letzterer ein Strom ausbildet, der gleiche Richtung und Stärke besitzt, wie wenn er am linken Ende der Induktivität L 9 zugeführt worden wäre. Der induzierte Strom und die summierten Injektionsströme erfahren in komplexer Weise eine Wechselwirkung und ergeben so eine nichtlineare Umschaltschwelie, ähnlich der in Fig.2B dargestellten Charakteristik 4. Der Schaltkreis von F i g. 7 ist nicht äquivalent zu den bekannten Interferometer-Schaltkreisen, bei denen eine Steuerleitung zur Reduzierung von /_roo eines zugehöri-

3(i gen Interferometers Verwendung findet. Es entstehen zwar wie schon früher gesagt, Nichtlinearitäten auf einer derartigen Wechselwirkung, doch werden sie in überlappenden Moden ausgewaschen und können somit nicht sinnvoll verwertet werden.

Weder in F i g. 7 noch in einer anderen der oben beschriebenen Anordnungen wurde eine Steuerleitung verwendet; eine derartige Leitung kann jedoch auch hier verwendet werden, wenn sie mit den Interferometern ausschließlich elektromagnetisch gekoppelt ist, um

•Ό den Wert /_mo der Interferometer zu steuern, ohne die nichtlineare Umschalt- oder Schwellwertcharakteristik zu beeinträchtigen. Die Nichtlinearitäten können dann sogar als Funktion des Stromes Ic in der zusätzlichen Steuerleitung beeinflußt und den jeweiligen Verhältnis-

'5 sen angepaßt werden.

Die bisher beschriebenen Interferometerkreise können auf die in der US-Patentschrift 39 78 351 beschriebenen Weise hergestellt werden; auch andere im Stand der Technik bekannte Herstellungsmethoden für Jo-

5f> sephson- und Halbleiterschaltungen können verwende! werden. So können Metallschichten beispielsweise durch die bekannten Aufdampftechniken im Vakuurr hergestellt werden; die Oxide der Kontakte könner durch Kathodenzerstäubung nach der US-Patentschrif^!

38 49 276 ausgebildet und mit definierter Dick« hergestellt werden; andere Oxide lassen sich mit der bekannten Aufdampftechniken herstellen. Zur Herstcl lung der Schaltkreisstrukturen dienen die bekannter photolithographischen Maskier- und Ätztechniken.

Hierzu 5 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Josephson-Interferorneter mit mindestens zwei paralleigeschalteten, durch eine induktivitätsbehaftete Leitung miteinander verbundenen Josephson-Kontakten, dem an einem Anschlußpunkt ein Arbeitsstrom zugeführt wird, der nach Überschreiten eines Schwellwertes das Interferometer von einem Zustand ohne Spannungsabfall in einen Zustand mit Spannungsabfall umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Interferometer (1) zusätzlich zum Arbeitsstrom (Ib) mindestens ein Injektionsstrom f/$} zugeführt wird und daß der Anschlußpunkt für den Injektionsstrom (I_s) derart angeordnet ist oder der Anschlußpunkt und die Zuleitung für den Injektionsstrom (Is) derart angeordnet und ausgebildet sind, daß eine Schwellwertkurve (Is=Wb); Fig.2B), aus der zu einem gegebenen Arbeitsstrom (Ib) der zum Umschalten des Interferometers benötigte Injektionsstrom (I_s) entnehmbar isi, einen nicht linearen Verlauf hat.

2. Josephson-Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrom symmetrisch zur induktivitätbehafteten Verbindungsleitung zugeführt und der Injektionsstrom an einem davon verschiedenen Anschlußpunkt der Induktivität (2) injiziert wird (Fig. 2A).

3. Josephson-Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrom und der Injektionsstrom am gleichen Anschlußpunkt zugeführt werden und daß mindestens ein Teilabschnitt (39) der Zuführungsleitung (38) für den Injektionsstrom mit Teilen der induktivitätsbehafteten Leitung des Interferometers (36) induktiv gekoppelt ist.

4. Josephson-Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Dreikontakt-Interferometer (Fig.3) der Arbeitsstrom (Ib) symmetrisch beiden Leiterschleifen (M 2, M 3) über Induktivitäten (L 5, L 6) zugeführt wird und daß der injizierte Strom (IA)an einem Punkt zwischen einem außenliegenden Kontakt (J4) und dem Arbeit";-Stromanschluß der Induktivität (L 1) der betreffenden Schleife (M 2) zugeführt wird.

5. Josephson-Interferometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der injizierte Strom (IA') über eine mit den Schleifeninduktivitäten (L 1, Ll, LZ, L4) induktiv gekoppelte Zuführungsleitung (12) zugeführt wird, die an einem Punkt zwischen einem äußeren Josephson-Kontakt (]4) und dem Arbeitsstromanschluß der Induktivität (L 1) der betreffenden Schleife (M2) zugeführt wird.

6. Josephson-Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der nichtlinearen Schwellwertkurve (Fig.2B) in Abhängigkeit des Anwendungszwecks der Schaltung folgende Schaltungsparameter einzeln oder zusammen geeignet gewählt sind: Arbeitsstrom (Ib), Injektionsstrom (Is), Induktivitäten (Li, L2 ...), Eigenschaften der Josephson-Kon- M) takte (z.B. /2, /3), Lage des Anschlußpunktes für den (oder die) Injektionsströme, elektromagnetischer Kopplungsfaktor zwischen Injektionsstroni und Induktivitäten.

7. Josephson-Interferometer nach Anspruch 6, hi dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anwendung als Verstärker die Schwellwertkurve so eingestellt wird, daß sich ein kleiner Injektionsstrom (^ergibt.

8. Josepl.son-Interferometer nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Verwendung als Verstärkungs-Doppelkontakt-Interferometer mit den Parametern (F ig. 2A):

/β=250μΑ,/₅=75μΑ,
Induktivität mit Injektionsanschluß = 7,5 pH,
Induktivität ohne Injektionsanschluß = 3 pH,
Ima(J2)= 100 μΑ, I_m0(J3) = 250 μΑ.

9. Josephson-Interferometer nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Verwendung als Verstärkungs-Dreifach-Interferometer mit den Parametern (F ig. 3):

/ϋ=250μΑ,/_Α

1.5 = 32 pH, L6=18pH,
RL=6 Ω, I₀(J4) = 64μΑ,

127 μΑ,/₀(/6)= 159 μΑ.

10. Josephson-Interferometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur logischen Verknüpfung zweier bipolarer Eingangssignale (Ia, Ib) ein Mehrkontakt-Interferometer (13) mit asymmetrischem Anschluß der Eingangssignale als Arbeitsbzw. Injektionsströme verwendet wird, dessen Schwellwertkurve so gewählt ist, daß die verschiedenen Kombinationen von Eingangssignalen entsprechenden Arbeitspunkte innerhalb bzw. außerhalb der Schwellwertkurve liegen.

11. Josephson-Interferometer nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Verwendung als Doppelkontakt-UND-Glied mit den Parametern (F i g. 4A):

L 7 = 53 pH, L 8=2,4 pH,
/_m0(/7)= 100 μΑ, /_mo(/8) = 250 μΑ,
/„ = /_fl=200 μ Α.

12. Josephson-Interferometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur logischen Verknüpfung zweier Eingangssignal (Ia, Ia) diese als Injektionsströme einem Mehrkontakt-Interferometer zugeführt werden (F i g. 5A).

13. Josephson-Interferometer nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Verwendung als Doppelkontakt-ODER-Glied mit den Parametern (F i g. 5A):

Ia = Ia= 200 μΑ.

14. Josephson-Interferometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Injektionsströmen ein Arbeitsstrom (Ib) vorhanden ist.

15. Josephson-Interferometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Inhibitionsschaltkreis (F i g. 6) ein Mehrkontakt-Interferometer (13) mit asymmetrischer Strominjektion (U) und parallelgeschaltetem Lastwiderstand in Reihe mit einem durch eine Steuerleitung (35) umschaltbaren weiteren Josephson-Kontakt (J9) liegt.

16. Josephson-Interferometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten der Interferometer zusätzliche Steuerleitungen zur Erzeugung von Steuer-Magnetfeldern verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ein Josephson-Interferometer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1; ein bevorzugtes