JP2018505547A - ジョセフソン電流源システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
[付記1]
ジョセフソン電流源システムであって、
磁束シャトルループであって、前記磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、誘導的に結合されるAC入力信号に応答して、前記磁束シャトルループまわりの前記複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、出力インダクタを介して供給されるDC出力電流を生成するように構成される前記磁束シャトルループと、
第1の磁束状態および第2の磁束状態のうちの1つを有する超伝導量子干渉デバイス(SQUID)を含む磁束噴射器であって、単一磁束量子(SFQ)パルスに応答して前記第1の磁束状態から前記第2の磁束状態に変わり、前記磁束シャトルループを起動して、前記DC出力電流の振幅を増大させるように構成され、レシプロカルSFQパルスに応答して前記第2の磁束状態から前記第1の磁束状態に変わり、前記磁束シャトルループを停止して、前記DC出力電流の振幅を維持するようにさらに構成される磁束噴射器と
を含むジョセフソン電流源システム。
[付記2]
前記SQUIDが、前記磁束シャトルループの一部を形成するSQUIDジョセフソン接合を含み、前記磁束噴射器が、DCバイアス電流を伝播するように構成される第1のインダクタと、前記第1のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記SFQパルスおよび前記レシプロカルSFQパルスを伝播するように構成される第2のインダクタと、前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記SQUIDの一部を形成する第3のインダクタとを含む変圧器をさらに含み、それにより、前記SQUIDジョセフソン接合が、前記SFQパルスおよび前記レシプロカルSFQパルスに応答して、それぞれ前記磁束シャトルループを起動および停止するようにトリガする、付記1に記載のシステム。
[付記3]
前記磁束シャトルループが、前記AC入力信号の個々の位相とそれぞれ関連付けられた複数の段を含み、前記複数の段のそれぞれが、前記複数の段の個々の1つを前記出力インダクタと相互に接続する蓄積インダクタを含み、かつ電流増分を前記出力インダクタに供給して、前記複数のジョセフソン接合の前記連続的なトリガに応じて、前記DC出力電流を増大させるように構成され、前記複数の段の1つが前記磁束噴射器を含み、それにより、前記第3のインダクタが、前記複数の段の個々の1つと関連付けられた前記蓄積インダクタとして構成される、付記2に記載のシステム。
[付記4]
前記磁束噴射器が第1の磁束噴射器であり、該第1の磁束噴射器は、それぞれ第1のSFQパルスおよび第1のレシプロカルSFQパルスに応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第1の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に増大させるように構成され、前記システムが、第2の磁束噴射器をさらに備え、該第2の磁束噴射器は、それぞれ第2のSFQパルスおよび第2のレシプロカルSFQパルスに応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第2の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に減少させるように構成される、付記1に記載のシステム。
[付記5]
付記1に記載のジョセフソン電流源システムを備える超伝導電流源であって、前記ジョセフソン電流源システムが、前記磁束シャトルループの起動に応じて、前記DC出力電流の振幅を増大させるように構成され、前記超伝導電流源が、
プログラム可能な電流レジスタに応じて前記DC出力電流の振幅を設定し、かつ前記ジョセフソン電流源システムと関連付けられた第1のSFQパルスおよび第1のレシプロカルSFQパルス、ならびに第2のSFQパルスおよび第2のレシプロカルSFQパルスを生成するように構成されるコントローラと、
第2のジョセフソン電流源システムであって、
前記AC入力信号と誘導的に結合される第2の磁束シャトルループであって、前記第2の磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された第2の複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、前記AC入力信号に応答して、前記第2の磁束シャトルループのまわりの前記第2の複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、前記出力インダクタを介して供給される前記DC出力電流を減少させるように構成される第2の磁束シャトルループと、
第2のSQUIDを含む第2の磁束噴射器であって、前記第2のSFQパルスおよび前記第2のレシプロカルSFQパルスに応答して、前記第2の磁束シャトルループを選択的に起動および停止するように構成される第2の磁束噴射器とを含む第2のジョセフソン電流源システムと
をさらに備える超伝導電流源。
Claims (20)
- ジョセフソン電流源システムであって、
磁束シャトルループであって、前記磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、誘導的に結合されるAC入力信号に応答して、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、出力インダクタを介して供給されるDC出力電流を生成するように構成される前記磁束シャトルループと、
前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記DC出力電流の振幅を制御するように構成される磁束噴射器と
を備えるジョセフソン電流源システム。 - 前記磁束噴射器が、前記磁束シャトルループを起動して、単一磁束量子(SFQ)パルスに応答して前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガを開始するように構成され、かつレシプロカルSFQパルスに応答して前記磁束シャトルループを停止するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 磁束シャトルループが、前記磁束シャトルループの起動および停止のうちの1つに対応する磁束状態を含む超伝導量子干渉デバイス(SQUID)を含み、前記磁束噴射器が、前記磁束シャトルループの起動および停止のうちの1つを行う入力信号に応答して前記磁束状態を変えるように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記SQUIDが、前記磁束シャトルループの一部を形成するSQUIDジョセフソン接合を含み、前記磁束噴射器が、DCバイアス電流を伝播するように構成される第1のインダクタと、前記第1のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記入力信号を伝播するように構成される第2のインダクタと、前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記SQUIDの一部を形成する第3のインダクタとを含む変圧器をさらに含み、それにより、前記SQUIDジョセフソン接合が、前記入力信号に応答して前記磁束シャトルループを起動および停止するようにトリガする、請求項3に記載のシステム。
- 前記磁束シャトルループが、前記AC入力信号の個々の位相とそれぞれ関連付けられる複数の段を含み、前記複数の段のそれぞれが、前記複数の段の個々の1つを前記出力インダクタと相互に接続する蓄積インダクタを含み、かつ電圧パルスを前記出力インダクタに供給して、前記複数のジョセフソン接合の前記連続的なトリガに応じて、前記DC出力電流を増大させるように構成され、前記複数の段の1つが前記磁束噴射器を含み、それにより、前記第3のインダクタが、前記複数の段の個々の1つと関連付けられた前記蓄積インダクタとして構成される、請求項4に記載のシステム。
- 前記AC入力信号が、同相AC入力信号と、直角位相AC入力信号とを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記磁束シャトルループが、前記磁束シャトルループを前記同相AC入力信号および前記直角位相AC入力信号のそれぞれと誘導的に結合するように構成される複数の変圧器をさらに含み、前記同相AC入力信号が、前記複数の変圧器の第1の部分の一次巻線を通して供給されて、バイアス電流を前記複数の変圧器の前記第1の部分の二次巻線に誘導し、前記直角位相AC入力信号が、前記複数の変圧器の第2の部分の一次巻線を通して供給されて、バイアス電流を前記複数の変圧器の前記第2の部分の二次巻線に誘導して、前記複数のジョセフソン接合の前記連続的なトリガを可能にする、請求項6に記載のシステム。
- 前記磁束シャトルループが複数の段を含み、前記磁束噴射器が前記複数の段の1つとして構成され、前記複数の段のそれぞれが、
前記AC入力信号の誘導結合に基づいてバイアス電流を生成するように構成される変圧器と、
前記バイアス電流に応じて電圧パルスを生成するようにトリガするように構成されるジョセフソン接合と、
前記複数の段の個々の1つを前記出力インダクタと相互に接続し、かつ前記電圧パルスを前記出力インダクタに供給するように構成される蓄積インダクタと
を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記磁束噴射器が第1の磁束噴射器であり、該第1の磁束噴射器は、第1の入力信号に応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第1の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に増大させるように構成され、前記システムが、第2の磁束噴射器をさらに備え、該第2の磁束噴射器は、第2の入力信号に応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第2の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に減少させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 請求項1に記載のジョセフソン電流源システムを備える超伝導電流源であって、前記ジョセフソン電流源システムが、前記磁束シャトルループの起動に応じて前記DC出力電流の振幅を増大させるように構成され、前記超伝導電流源が、
プログラム可能な電流レジスタに応じて前記DC出力電流の振幅を設定し、かつ前記磁束シャトルループを起動するために前記磁束噴射器に供給される第1の入力信号および第2の入力信号を生成するように構成されるコントローラと、
第2のジョセフソン電流源システムであって、
第2の磁束シャトルループであって、前記第2の磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された第2の複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、前記誘導的に結合されるAC入力信号に応答して、前記第2の磁束シャトルループのまわりの前記第2の複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、前記出力インダクタを介して供給される前記DC出力電流を減少させるように構成される前記第2の磁束シャトルループと、
前記第2の入力信号に応答して前記第2の磁束シャトルループを選択的に起動および停止するように構成される第2の磁束噴射器とを含む前記第2のジョセフソン電流源システムと
をさらに備える超伝導電流源。 - 請求項1に記載の複数のジョセフソン電流源システムを備え、前記複数のジョセフソン電流源システムが、個々の複数のDC出力電流を生成するように構成されている、超伝導回路システム。
- DC出力電流の振幅を制御するための方法であって、
第1の単一磁束量子(SFQ)パルスを第1の磁束噴射器に供給して、AC入力信号に基づいた複数のジョセフソン接合の連続的なトリガを介して、少なくとも1つの磁束シャトルループのまわりに伝播する第1のフラクソン要素を生成して、出力インダクタの前記DC出力電流の振幅を増大させるステップと、
第1のレシプロカルSFQパルスを前記第1の磁束噴射器に供給して、前記第1のフラクソン要素を実質的に打ち消す第1の反フラクソン要素を生成して、前記DC出力電流の振幅を維持するステップと、
第2のSFQパルスを第2の磁束噴射器に供給して、前記AC入力信号に基づいた前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガを介して、前記少なくとも1つの磁束シャトルループのまわりに伝播する第2のフラクソン要素を生成して、前記出力インダクタの前記DC出力電流の振幅を減少させるステップと、
第2のレシプロカルSFQパルスを前記第2の磁束噴射器に供給して、前記第2のフラクソン要素を実質的に打ち消す第2の反フラクソン要素を生成して、前記DC出力電流の振幅を維持するステップと
を含む方法。 - 前記DC出力電流の所望の振幅に対応するデジタル信号を受信するステップと、
前記第1のSFQパルスおよび前記第2のSFQパルスのうちの1つを供給して、前記第1のフラクソン要素および前記第2のフラクソン要素の個々の1つを生成して、それぞれ前記DC出力電流の振幅の増大および減少の1つを行うステップと、
前記AC入力信号の周期をカウントするステップであって、前記AC入力信号のそれぞれの周期が、前記DC出力電流の振幅の増分に対応する、前記カウントするステップと、
前記DC出力電流が、前記DC出力電流の前記所望の振幅とほぼ等しくなるのに十分な前記AC入力信号の周期量に応じて、前記第1のレシプロカルSFQパルスおよび前記第2のレシプロカルSFQパルスの1つを供給して、前記第1の反フラクソン要素および前記第2の反フラクソン要素の個々の1つを生成して、前記DC出力電流の振幅を維持するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記第1のSFQパルスを供給するステップが、前記第1のSFQパルスを前記第1の磁束噴射器に供給して、磁束シャトルループのまわりに伝播するフラクソンとして前記第1のフラクソン要素を生成することを含み、前記第2のSFQパルスを供給するステップが、前記第2のSFQパルスを前記第2の磁束噴射器に供給して、前記磁束シャトルループのまわりに伝播する反フラクソンとして前記第2のフラクソン要素を生成することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第1のSFQパルスを供給するステップが、前記第1のSFQパルスを前記第1の磁束噴射器に供給して、第1の磁束シャトルループのまわりに伝播するフラクソンとして前記第1のフラクソン要素を生成することを含み、前記第2のSFQパルスを供給するステップが、前記第2のSFQパルスを前記第2の磁束噴射器に供給して、第2の磁束シャトルループのまわりに伝播するフラクソンとして前記第2のフラクソン要素を生成することを含み、前記第1の磁束シャトルループおよび前記第2の磁束シャトルループが、前記出力インダクタの両側で前記出力インダクタに結合されている、請求項12に記載の方法。
- ジョセフソン電流源システムであって、
磁束シャトルループであって、前記磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、誘導的に結合されるAC入力信号に応答して、前記磁束シャトルループまわりの前記複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、出力インダクタを介して供給されるDC出力電流を生成するように構成される前記磁束シャトルループと、
第1の磁束状態および第2の磁束状態のうちの1つを有する超伝導量子干渉デバイス(SQUID)を含む磁束噴射器であって、単一磁束量子(SFQ)パルスに応答して前記第1の磁束状態から前記第2の磁束状態に変わり、前記磁束シャトルループを起動して、前記DC出力電流の振幅を増大させるように構成され、レシプロカルSFQパルスに応答して前記第2の磁束状態から前記第1の磁束状態に変わり、前記磁束シャトルループを停止して、前記DC出力電流の振幅を維持するようにさらに構成される磁束噴射器と
を含むジョセフソン電流源システム。 - 前記SQUIDが、前記磁束シャトルループの一部を形成するSQUIDジョセフソン接合を含み、前記磁束噴射器が、DCバイアス電流を伝播するように構成される第1のインダクタと、前記第1のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記SFQパルスおよび前記レシプロカルSFQパルスを伝播するように構成される第2のインダクタと、前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタと磁気的に結合され、かつ前記SQUIDの一部を形成する第3のインダクタとを含む変圧器をさらに含み、それにより、前記SQUIDジョセフソン接合が、前記SFQパルスおよび前記レシプロカルSFQパルスに応答して、それぞれ前記磁束シャトルループを起動および停止するようにトリガする、請求項16に記載のシステム。
- 前記磁束シャトルループが、前記AC入力信号の個々の位相とそれぞれ関連付けられた複数の段を含み、前記複数の段のそれぞれが、前記複数の段の個々の1つを前記出力インダクタと相互に接続する蓄積インダクタを含み、かつ電流増分を前記出力インダクタに供給して、前記複数のジョセフソン接合の前記連続的なトリガに応じて、前記DC出力電流を増大させるように構成され、前記複数の段の1つが前記磁束噴射器を含み、それにより、前記第3のインダクタが、前記複数の段の個々の1つと関連付けられた前記蓄積インダクタとして構成される、請求項17に記載のシステム。
- 前記磁束噴射器が第1の磁束噴射器であり、該第1の磁束噴射器は、それぞれ第1のSFQパルスおよび第1のレシプロカルSFQパルスに応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第1の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に増大させるように構成され、前記システムが、第2の磁束噴射器をさらに備え、該第2の磁束噴射器は、それぞれ第2のSFQパルスおよび第2のレシプロカルSFQパルスに応答して前記磁束シャトルループを選択的に起動および停止して、前記磁束シャトルループが前記第2の磁束噴射器によって起動されると、前記磁束シャトルループのまわりの前記複数のジョセフソン接合の連続的なトリガに基づいて前記DC出力電流の振幅を選択的に減少させるように構成される、請求項16に記載のシステム。
- 請求項16に記載のジョセフソン電流源システムを備える超伝導電流源であって、前記ジョセフソン電流源システムが、前記磁束シャトルループの起動に応じて、前記DC出力電流の振幅を増大させるように構成され、前記超伝導電流源が、
プログラム可能な電流レジスタに応じて前記DC出力電流の振幅を設定し、かつ前記ジョセフソン電流源システムと関連付けられた第1のSFQパルスおよび第1のレシプロカルSFQパルス、ならびに第2のSFQパルスおよび第2のレシプロカルSFQパルスを生成するように構成されるコントローラと、
第2のジョセフソン電流源システムであって、
前記AC入力信号と誘導的に結合される第2の磁束シャトルループであって、前記第2の磁束シャトルループのまわりに間隔を隔てて配置された第2の複数のジョセフソン接合を含み、かつ起動されると、前記AC入力信号に応答して、前記第2の磁束シャトルループのまわりの前記第2の複数のジョセフソン接合を連続的にトリガして、前記出力インダクタを介して供給される前記DC出力電流を減少させるように構成される第2の磁束シャトルループと、
第2のSQUIDを含む第2の磁束噴射器であって、前記第2のSFQパルスおよび前記第2のレシプロカルSFQパルスに応答して、前記第2の磁束シャトルループを選択的に起動および停止するように構成される第2の磁束噴射器とを含む第2のジョセフソン電流源システムと
をさらに備える超伝導電流源。
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