JP2679462B2 - 超伝導回路とその駆動方法 - Google Patents
超伝導回路とその駆動方法Info
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- superconducting circuit
- junction
- pulse
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- Y10S505/863—Stable state circuit for signal shaping, converting, or generating
- Y10S505/864—Stable state circuit for signal shaping, converting, or generating with josephson junction
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトンネル接合型ジョセフ
ソン接合を用いた超伝導回路とその駆動方法に関する。
ソン接合を用いた超伝導回路とその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトンネル接合型ジョセフソン接合
では、例えばギーワラ（ＧＨＥＥＷＡＬＡ）によりアイ
イー イー トランザクション オン エレクトロン
デバイシズ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏ
ｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ）２７巻１９８
０年１０月号１８５７ページに報告されているように、
ジョセフソン接合をスイッチングさせるための入力信号
として、ジョセフソン接合の臨界電流を抑制するための
磁場発生電流か、電源電流との和がジョセフソン接合の
臨界電流を越えるように電源電流に加えられる重畳電流
を用いていた。
では、例えばギーワラ（ＧＨＥＥＷＡＬＡ）によりアイ
イー イー トランザクション オン エレクトロン
デバイシズ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏ
ｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ）２７巻１９８
０年１０月号１８５７ページに報告されているように、
ジョセフソン接合をスイッチングさせるための入力信号
として、ジョセフソン接合の臨界電流を抑制するための
磁場発生電流か、電源電流との和がジョセフソン接合の
臨界電流を越えるように電源電流に加えられる重畳電流
を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の磁場発生
電流を入力信号に用いた超伝導回路では、磁場発生回路
とジョセフソン接合の磁気的結合が必要なため回路の小
型化が困難であった。一方、重畳電流を入力信号に用い
た超伝導回路では、入力信号が電源電流に重畳されて出
力信号になるため、いわゆる入出力分離が困難で、回路
構成の不自由さをきたしていた。
電流を入力信号に用いた超伝導回路では、磁場発生回路
とジョセフソン接合の磁気的結合が必要なため回路の小
型化が困難であった。一方、重畳電流を入力信号に用い
た超伝導回路では、入力信号が電源電流に重畳されて出
力信号になるため、いわゆる入出力分離が困難で、回路
構成の不自由さをきたしていた。
【０００４】本発明の目的は、回路の小型化を妨げてい
た磁気結合回路を削除し、更に入出力分離が可能な超伝
導回路およびその駆動方法を提供することにある。
た磁気結合回路を削除し、更に入出力分離が可能な超伝
導回路およびその駆動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本第１の発明の超伝導回
路はトンネル接合型ジョセフソン接合と該ジョセフソン
接合に並列接続した負荷抵抗とで構成され、ジョセフソ
ン接合への入力端に電流源とパルス発生器が直列に接続
されている。
路はトンネル接合型ジョセフソン接合と該ジョセフソン
接合に並列接続した負荷抵抗とで構成され、ジョセフソ
ン接合への入力端に電流源とパルス発生器が直列に接続
されている。
【０００６】また本第２の発明の超伝導回路はトンネル
接合型ジョセフソン接合と該ジョセフソン接合に並列接
続した負荷抵抗とで構成され、ジョセフソン接合への入
力端に接続された電流源と並列にパルス発生器が接続さ
れている。
接合型ジョセフソン接合と該ジョセフソン接合に並列接
続した負荷抵抗とで構成され、ジョセフソン接合への入
力端に接続された電流源と並列にパルス発生器が接続さ
れている。
【０００７】また本第３の発明の超伝導回路の駆動方法
は、トンネル接合型ジョセフソン接合と負荷抵抗および
電流源とパルス発生器とで構成された超伝導回路におい
て、電流パルスを入力信号とする。また本第４の発明の
超伝導回路の駆動方法は、トンネル接合型ジョセフソン
接合と、負荷抵抗および電流源とパルス発生器とで構成
された超伝導回路において、ジョセフソン接合の臨界電
流以下の範囲内での電流変化を入力信号とする。
は、トンネル接合型ジョセフソン接合と負荷抵抗および
電流源とパルス発生器とで構成された超伝導回路におい
て、電流パルスを入力信号とする。また本第４の発明の
超伝導回路の駆動方法は、トンネル接合型ジョセフソン
接合と、負荷抵抗および電流源とパルス発生器とで構成
された超伝導回路において、ジョセフソン接合の臨界電
流以下の範囲内での電流変化を入力信号とする。
【０００８】
【作用】本発明の超伝導回路はトンネル接合型ジョセフ
ソン接合の入力端子に電流源とパルス発生回路が直列に
接続されている。ジョセフソン接合が零電圧状態では電
源電流Ｉは負荷抵抗ではなく、全てジョセフソン接合を
流れる。その電流の大きさは、Ｉ＝ｉｏｓｉｎθで規定
される。ｉｏはジョセフソン接合の臨界電流、θは接合
両端での電子波動関数の位相差である。次にパルス発生
回路でパルス電流ｉｐが発生すると、瞬間的に接合には
Ｉ＋ｉｐの電流が流れる。この時の電流の時間変化ｄｉ
ｐ／ｄｔ＝ｉｏｃｏｓθ・ｄθ／ｄｔとなる。ところ
で、ｄθ／ｄｔはＶに比例し、接合に電圧Ｖが発生す
る。すなわち、ジョセフソン接合が電圧状態に遷移す
る。トンネル接合型ジョセフソン接合はラッチング型で
あり、パルス電流ｉｐが０になっても電圧状態は維持さ
れ、電流１はほとんど抵抗に流れ込みスイッチングが完
了する。
ソン接合の入力端子に電流源とパルス発生回路が直列に
接続されている。ジョセフソン接合が零電圧状態では電
源電流Ｉは負荷抵抗ではなく、全てジョセフソン接合を
流れる。その電流の大きさは、Ｉ＝ｉｏｓｉｎθで規定
される。ｉｏはジョセフソン接合の臨界電流、θは接合
両端での電子波動関数の位相差である。次にパルス発生
回路でパルス電流ｉｐが発生すると、瞬間的に接合には
Ｉ＋ｉｐの電流が流れる。この時の電流の時間変化ｄｉ
ｐ／ｄｔ＝ｉｏｃｏｓθ・ｄθ／ｄｔとなる。ところ
で、ｄθ／ｄｔはＶに比例し、接合に電圧Ｖが発生す
る。すなわち、ジョセフソン接合が電圧状態に遷移す
る。トンネル接合型ジョセフソン接合はラッチング型で
あり、パルス電流ｉｐが０になっても電圧状態は維持さ
れ、電流１はほとんど抵抗に流れ込みスイッチングが完
了する。
【０００９】第１の発明も第２の発明も磁気結合回路を
必要とせず回路の小型化が図れる。更に、入力信号の電
流パルスを発生するパルス発生器を有し、スイッチング
後の出力には入力信号の影響が表われず、入出力分離を
実現している。
必要とせず回路の小型化が図れる。更に、入力信号の電
流パルスを発生するパルス発生器を有し、スイッチング
後の出力には入力信号の影響が表われず、入出力分離を
実現している。
【００１０】更に、第３の発明も第４の発明も磁気結合
回路を必要とせず回路の小型化が図れる。更に入力信号
に接合流入電流の時間的変化を用いているためスイッチ
ング後の出力には入力信号の影響が表われず入出力分離
を実現している。
回路を必要とせず回路の小型化が図れる。更に入力信号
に接合流入電流の時間的変化を用いているためスイッチ
ング後の出力には入力信号の影響が表われず入出力分離
を実現している。
【００１１】以上第１〜第４の発明において入力電流の
時間的変化はプラス方向でも、マイナス方向でもかまわ
ない。
時間的変化はプラス方向でも、マイナス方向でもかまわ
ない。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例の超伝導回路を示す
図である。例えば両電極にニオブを用いて臨界電流が例
えば０．１ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接合１の
一端をグランドに接続し、他の端に例えばモリブデンを
用いて２５Ωの負荷抵抗２を連結し、抵抗の他の端はグ
ランドに接続した。
図である。例えば両電極にニオブを用いて臨界電流が例
えば０．１ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接合１の
一端をグランドに接続し、他の端に例えばモリブデンを
用いて２５Ωの負荷抵抗２を連結し、抵抗の他の端はグ
ランドに接続した。
【００１３】更に、ジョセフソン接合と負荷抵抗の接続
部に例えばパルス幅１０ｐｓ，パルス高０．０２ｍＡの
電流パルスを発生するパルス発生器３と、例えば電流
０．０５ｍＡの電源電流４を発生する電流源５を直列に
連結した。
部に例えばパルス幅１０ｐｓ，パルス高０．０２ｍＡの
電流パルスを発生するパルス発生器３と、例えば電流
０．０５ｍＡの電源電流４を発生する電流源５を直列に
連結した。
【００１４】図２は本発明の第２の実施例の超伝導回路
を示す図である。例えば両電極にニオブを用いて臨界電
流が例えば０．１ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接
合１の一端をグランドに接続し、他の端に例えばモリブ
デンを用いた２５Ωの負荷抵抗２および例えばパルス幅
１０ｐｓ，パルス高０．０２ｍＡの電流パルスを発生す
るパルス発生器３と、例えば電源電流４として０．０５
ｍＡを発生する電流源５とをそれぞれ接続した。更に負
荷抵抗２の他端はグランドに接続されている。
を示す図である。例えば両電極にニオブを用いて臨界電
流が例えば０．１ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接
合１の一端をグランドに接続し、他の端に例えばモリブ
デンを用いた２５Ωの負荷抵抗２および例えばパルス幅
１０ｐｓ，パルス高０．０２ｍＡの電流パルスを発生す
るパルス発生器３と、例えば電源電流４として０．０５
ｍＡを発生する電流源５とをそれぞれ接続した。更に負
荷抵抗２の他端はグランドに接続されている。
【００１５】図３は本発明の第３の実施例として図１又
は図２に示すような超伝導回路の駆動方法に用いた入力
パルス信号を示したものである。例えば臨界電流０．１
ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接合とこの接合に並
列に組み込まれた例えば２５Ωのモリブデン抵抗の連結
部に０．０２５ｍＡの定常電流Ｉ11を流した。ジョセフ
ソン接合と抵抗の他端はグランドに接続した。入力信号
として図３（ａ）に示す如く、例えば巾１０ｐｓ、大き
さ０．０２５ｍＡの電流パルスＩp1を印加した。その結
果ジョセフソン接合は零電圧状態から電圧状態へ遷移し
た。
は図２に示すような超伝導回路の駆動方法に用いた入力
パルス信号を示したものである。例えば臨界電流０．１
ｍＡのトンネル接合型ジョセフソン接合とこの接合に並
列に組み込まれた例えば２５Ωのモリブデン抵抗の連結
部に０．０２５ｍＡの定常電流Ｉ11を流した。ジョセフ
ソン接合と抵抗の他端はグランドに接続した。入力信号
として図３（ａ）に示す如く、例えば巾１０ｐｓ、大き
さ０．０２５ｍＡの電流パルスＩp1を印加した。その結
果ジョセフソン接合は零電圧状態から電圧状態へ遷移し
た。
【００１６】図３（ｂ）に示す如く例えば０．０５ｍＡ
の定常電流Ｉ12を流し入力信号として、例えば巾１０ｐ
ｓ，大きさ−０．０２５ａｍＡの電流パルスＩp2を印加
した時も接合のスイッチングが実現した。
の定常電流Ｉ12を流し入力信号として、例えば巾１０ｐ
ｓ，大きさ−０．０２５ａｍＡの電流パルスＩp2を印加
した時も接合のスイッチングが実現した。
【００１７】図４は本発明の第４の実施例として図１又
は図２に示すような超伝導回路の駆動方法に用いた入力
信号を示したものである。例えば臨界電流０．１ｍＡの
トンネル接合型ジョセフソン接合とこの接合に並列に組
み込まれた例えば２５Ωのモリブデン抵抗の連結部にあ
らかじめ０．０２５ｍＡの定常電流Ｉ13を流した。ジョ
セフソン接合と抵抗の他端はグランドに接続した。入力
信号として、図４（ａ）に示す如く、例えば立上がり１
０ｐｓ，高さ０．０２５ｍＡのステップ電流Ｉ23を印加
した。その結果、ジョセフソン接合は零電圧状態から電
圧状態へ遷移した。
は図２に示すような超伝導回路の駆動方法に用いた入力
信号を示したものである。例えば臨界電流０．１ｍＡの
トンネル接合型ジョセフソン接合とこの接合に並列に組
み込まれた例えば２５Ωのモリブデン抵抗の連結部にあ
らかじめ０．０２５ｍＡの定常電流Ｉ13を流した。ジョ
セフソン接合と抵抗の他端はグランドに接続した。入力
信号として、図４（ａ）に示す如く、例えば立上がり１
０ｐｓ，高さ０．０２５ｍＡのステップ電流Ｉ23を印加
した。その結果、ジョセフソン接合は零電圧状態から電
圧状態へ遷移した。
【００１８】あるいは図４（ｂ）に示す如く例えば０．
０５ｍＡの定常電流Ｉ14を流し入力信号として例えば立
ち下がり１０ｐｓ，高さ−０．０２５ｍＡのステップ電
流Ｉ24を印加した時も接合のスイッチングが実現した。
０５ｍＡの定常電流Ｉ14を流し入力信号として例えば立
ち下がり１０ｐｓ，高さ−０．０２５ｍＡのステップ電
流Ｉ24を印加した時も接合のスイッチングが実現した。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明の超伝導回路
およびその駆動方法は、いずれも小型化をはばんでいた
磁気的結合回路を必要とせず、小型化に適し、かつ、出
力信号には入力信号の電流変化分が表われないため、入
出力分離が可能となる。
およびその駆動方法は、いずれも小型化をはばんでいた
磁気的結合回路を必要とせず、小型化に適し、かつ、出
力信号には入力信号の電流変化分が表われないため、入
出力分離が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例である超伝導回路を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例である超伝導回路を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】本発明の第３の実施例である駆動方法を示す入
力信号図である。
力信号図である。
【図４】本発明の第４の実施例である駆動方法を示す入
力信号図である。
力信号図である。
１ トンネル接合型ジョセフソン接合 ２ 負荷抵抗 ３ パルス発生器 ４ 電源電流 ５ 電流源
Claims (4)
- 【請求項１】 トンネル接合型ジョセフソン接合と前記
ジョセフソン接合に並列接続した負荷抵抗とで構成され
る超伝導回路において、前記ジョセフソン接合への入力
端に電流源とパルス発生器が直列に接続された事を特徴
とする超伝導回路。 - 【請求項２】 トンネル接合型ジョセフソン接合と前記
ジョセフソン接合に並列接続した負荷抵抗とで構成され
る超伝導回路において、前記ジョセフソン接合への入力
端に接続された電流源と並列にパルス発生器が接続され
た事を特徴とする超伝導回路。 - 【請求項３】 電流パルスを入力信号とする事を特徴と
する請求項１又は２記載の超伝導回路の駆動方法。 - 【請求項４】 ジョセフソン接合の臨界電流以下の範囲
内での電流変化を入力信号とする事を特徴とする請求項
１又は２記載の超伝導回路駆動の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196325A JP2679462B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超伝導回路とその駆動方法 |
| US07/925,019 US5336941A (en) | 1991-08-06 | 1992-08-05 | Superconducting circuit and method for driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196325A JP2679462B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超伝導回路とその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541547A JPH0541547A (ja) | 1993-02-19 |
| JP2679462B2 true JP2679462B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16355946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3196325A Expired - Lifetime JP2679462B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超伝導回路とその駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5336941A (ja) |
| JP (1) | JP2679462B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3913120A (en) * | 1973-12-28 | 1975-10-14 | Ibm | Thin film resistors and contacts for circuitry |
| US4012646A (en) * | 1975-06-30 | 1977-03-15 | International Business Machines Corporation | Powering scheme for josephson logic circuits which eliminates disturb signals |
| JPS6010451B2 (ja) * | 1979-08-27 | 1985-03-18 | 工業技術院長 | ジヨゼフソン効果を利用したスイツチング回路 |
| EP0074604B1 (en) * | 1981-09-10 | 1985-12-27 | Nec Corporation | Circuit utilizing josephson effect |
| JPS58103224A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導タイミング信号形成回路 |
| JPS58124327A (ja) * | 1982-01-20 | 1983-07-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導タイミング信号形成回路 |
| JPS58146127A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Nec Corp | ジヨセフソン効果を用いた電流注入型パルス発生回路 |
| US4559459A (en) * | 1983-03-30 | 1985-12-17 | Sperry Corporation | High gain non-linear threshold input Josephson junction logic circuit |
| JPS60254914A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-16 | Fujitsu Ltd | ジヨセフソンパルス発生回路 |
| JP2700649B2 (ja) * | 1987-11-24 | 1998-01-21 | 科学技術振興事業団 | 超伝導アナログ・デジタル変換器 |
| US4918328A (en) * | 1988-05-03 | 1990-04-17 | Hypres Incorporated | Apparatus and method for generating a step voltage waveform |
| US4980580A (en) * | 1989-03-27 | 1990-12-25 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | CMOS interconnection circuit |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP3196325A patent/JP2679462B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-08-05 US US07/925,019 patent/US5336941A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5336941A (en) | 1994-08-09 |
| JPH0541547A (ja) | 1993-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970701 |