JP2783032B2 - ジョセフソン逆流電流防止回路 - Google Patents

ジョセフソン逆流電流防止回路

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JP2783032B2
JP2783032B2 JP4003288A JP328892A JP2783032B2 JP 2783032 B2 JP2783032 B2 JP 2783032B2 JP 4003288 A JP4003288 A JP 4003288A JP 328892 A JP328892 A JP 328892A JP 2783032 B2 JP2783032 B2 JP 2783032B2
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josephson
current
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junction
current prevention
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秀一 永沢
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソン素子を用
いた超伝導集積回路に関し、より詳しくは論理ゲート間
の信号伝送路に挿入するジョセフソン逆流電流防止回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ノイズ信号電流の逆流を防止する
ために、図5に示したように一端が信号伝送路に接続さ
れ、他端が基準点(接地)に接続された1個のジョセフ
ソン接合J1が用いられてきた。このジョセフソン接合
1の超伝導臨界電流値は、信号電流値よりも小さな値
に設計されている。
【0003】従って、信号入力端Sに入力された信号電
流は、ジョセフソン接合J1に注入されるが、ジョセフ
ソン接合J1は、同時に電圧状態にスイッチするため信
号電流は信号出力端Oに伝達される。
【0004】一方、信号出力端Oから超伝導臨界電流値
以下の電流が逆流しても、この電流は、ジョセフソン接
合J1を通して基準点(接地)に流れ、信号入力端Sに
は伝達しない。
【0005】以上説明したように、従来技術により信号
伝送路に流れるノイズ等の電流の逆流を防止するための
ジョセフソン逆流電流防止回路を実現することができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、ジョセフソン接合の超伝導臨界電流値は、
入力される信号電流値よりも小さな値に設計されている
ため、ノイズ等の逆流電流が信号電流と同程度の大きさ
になると逆流を防止することができないという問題点が
あった。
【0007】本発明の目的は、このような従来のジョセ
フソン逆流電流防止回路の問題点を除去し、入力される
信号電流と同程度の電流に対しても逆流を防止すること
が可能なジョセフソン逆流電流防止回路を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるジョセフソン逆流電流防止回路におい
ては、複数のジョセフソン接合と抵抗とを有するジョセ
フソン逆流電流防止回路であって、ジョセフソン接合
は、複数個の接続点に各々接続され、各一端は基準点に
接続されたものであり、複数個の接続点は、各々1個の
抵抗を介して出力端に接続され、前記複数個の接続点を
一列に配置したときの隣合う2点間は、少なくとも1個
以上の抵抗により接続され、前記一列に配置した複数個
の接続点の両端のいずれか一方の接続点は、入力端に接
続されたものである。
【0009】また、複数のジョセフソン接合と抵抗とイ
ンダクタンスと制御配線とを有するジョセフソン逆流電
流防止回路であって、ジョセフソン接合は、出力端と、
基準点間にインダクタンスを介して並列に複数個接続さ
れたものであり、制御配線は、前記インダクタンスと、
前記ジョセフソン接合からなる少なくとも1個以上のル
ープ回路に磁気的に結合するように配置されたものであ
り、制御配線の一端は、入力端に接続され、他端は出力
端に接続されたものである。
【0010】
【作用】信号入力端から信号電流として0.3mAの電
流が注入された場合には、入力電流の大部分がまず1個
のジョセフソン接合に注入されるためジョセフソン接合
は電圧状態になる。この結果、入力電流の大部分は、ジ
ョセフソン接合に注入され、該ジョセフソン接合も電圧
状態になり、信号電流を出力端に注入する。一方出力端
から例えば信号電流と同じ大きさの0.3mAの電流が
注入された場合には、電流は、2個のジョセフソン接合
に分流して基準点(接地)に流れるため、各々のジョセ
フソン接合に注入される電流値は、0.15mA以下と
なり、接合の超伝導臨界電流値を越えないため、2個の
接合は超伝導状態を維持する。従って、このように逆方
向に出力端から注入された電流は、その値が2I01以下
であれば入力端に伝わらない。入力される信号電流と同
程度の大きさの電流に対しても逆流を防止することが可
能なジョセフソン逆流電流防止回路を実現することがで
きる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。
【0012】図1は、本発明の第一の実施例を説明する
ための等価回路図である。図1に示す実施例は、2つの
ジョセフソン接合J1,J2と3つの抵抗R1,R2,R3
とから構成されている。
【0013】図において、複数個の接続点に、一端が基
準点に接続されたジョセフソン接合J1,J2が各々接続
され、前記複数個の接続点は、各々1個の抵抗R1,R2
を介して出力端Oに接続され、前記複数個の接続点を一
列に配置したときの隣合う2点間は、少なくとも1個以
上の抵抗R3により接続され、前記一列に配置した複数
個の接続点の両端の何れか一方の接続点は、入力端Sに
接続されている。
【0014】回路定数は、例えば以下のように決定すれ
ばよい。
【0015】I01=I02=0.2mA R1=R2=R3=0.5Ω ここで、I01,I02は、ジョセフソン接合J1,J2の超
伝導臨界電流値である。
【0016】本実施例のジョセフソン逆流電流防止回路
は、信号入力端Sから信号電流として0.3mAの電流
が注入された場合には、入力電流の大部分がまず1個の
ジョセフソン接合J1に注入されるため、該ジョセフソ
ン接合J1は電圧状態になる。この結果、入力電流の大
部分は、ジョセフソン接合J2に注入され、該ジョセフ
ソン接合J2も電圧状態になり、信号電流を出力端Oに
注入する。
【0017】一方出力端Oから、例えば信号電流と同じ
大きさの0.3mAの電流が注入された場合には、電流
は、2個のジョセフソン接合J1とJ2とに分流して基準
点(接地)に流れるため、各々のジョセフソン接合に注
入される電流値は、0.15mA以下となり、接合の超
伝導臨界電流値を越えないため2個の接合は、超伝導状
態を維持する。従って、このように逆方向に出力端Oか
ら注入された電流は、その値が2I01以下であれば入力
端に伝わらない。
【0018】以上説明したように、本実施例により入力
される信号電流と同程度の大きさの電流に対しても逆流
を防止することが可能なジョセフソン逆流電流防止回路
を実現することができる。
【0019】図2は、本発明の実施例2を説明するため
の等価回路図である。図2に示す実施例は、2つのジョ
セフソン接合J1,J2と2つの抵抗R1,R2とから構成
されている。図において、ジョセフソン接合J1,J2
接続点間に抵抗R1,R2が直列に接続され、両抵抗
1,R2の接続点が出力端Oに接続されたものである。
【0020】回路定数は、例えば以下のように決定すれ
ばよい。
【0021】I01=I02=0.2mA R1=R2=0.5Ω ここで、I01,I02は、ジョセフソン接合J1,J2の超
伝導臨界電流値である。
【0022】本実施例の動作原理は、実施例1と同様で
ある。実施例1と異なる点は、抵抗を1個少なくするこ
とができるため、回路の面積をさらに減少させることが
可能であるという点である。
【0023】本実施例のジョセフソン逆流電流防止回路
は、実施例1で得られる効果に加えて、さらに高集積化
が可能であるという効果がある。
【0024】図3は、本発明の実施例3を説明するため
の等価回路図である。図3に示す実施例は、3つのジョ
セフソン接合J1,J2,J3と5つの抵抗R1,R2
3,R4,R5とから構成される同一の回路構成を有し
ている。
【0025】図において、本実施例では、図2にさらに
ジョセフソン接合J3を加え、抵抗R4を介して出力端O
に接続し、各接続点間を抵抗R3,R5で接続したもので
ある。
【0026】回路定数は、例えば以下のように決定すれ
ばよい。
【0027】I01=I02=I03=0.2mA R1=R2=R3=2Ω R4=R5=0.5Ω ここで、I01,I02,I03はジョセフソン接合J1
2,J3の超伝導臨界電流値である。
【0028】本実施例のジョセフソン逆流電流防止回路
は、信号入力端Sから信号電流として0.4mAの電流
が注入された場合には、入力電流の大部分がまず1個の
ジョセフソン接合J1に注入されるため、該ジョセフソ
ン接合J1は電圧状態になり、続いてジョセフソン接合
2,J3の順に接合が電圧状態になり、信号電流を出力
端Oに注入する。
【0029】一方出力端Oから、例えば信号電流と同じ
大きさの0.4mAの電流が注入された場合には、電流
は、3個のジョセフソン接合J1とJ2とJ3とに分流し
て基準点(接地)に流れ、3個の接合は、超伝導状態を
維持する。従って、このように逆方向に出力端Oから注
入された電流は、その値が3I01以下であれば入力端に
伝わらない。
【0030】本実施例のジョセフソン逆流電流防止回路
は、実施例1で得られる効果に加えてさらに大きな電流
値に対しても逆流を防止することが可能である。
【0031】図4は、本発明の実施例4を説明するため
の等価回路図である。図4に示す実施例は、2接合SQ
UIDループと、このループに磁気的に結合するように
配置された1本の制御配線Cとから構成され、制御配線
の一端は、制御信号入力端Sに接続され、他端は、SQ
UIDループと出力端Oに接続された回路構成を有して
いる。2接合SQUIDループは、2つのジョセフソン
接合J1,J2とインダクタンスL1,L2とから構成され
る。
【0032】図において、出力端と基準点間に、インダ
クタンスL1,L2を介して接続されたジョセフソン接合
1,J2が並列に複数個接続され、前記インダクタンス
1,L2と前記ジョセフソン接合J1,J2からなる少な
くとも1個以上のループ回路に磁気的に結合するように
配置された制御配線Cとから構成され、前記制御配線C
の一端が入力端Sに接続され、前記制御配線Cの他端が
出力端Oに接続されている。
【0033】回路定数は、例えば以下のように決定すれ
ばよい。
【0034】LI01=Φ0/4 I01=I02=0.2mA ここで、Lは2接合SQUIDループのインダクタン
ス、Φ0は磁束量子、I01,I02はジョセフソン接合
1,J2の超伝導臨界電流値である。
【0035】本実施例のジョセフソン逆流電流防止回路
は、信号入力端Sから信号電流として0.3mAの電流
が注入された場合には、制御配線Cを介して2接合SQ
UIDループに注入される。制御配線Cは、2接合SQ
UIDループに対して磁気的に結合するように配置され
ているため、2接合SQUIDループの超伝導臨界電流
値を抑制して0.3mA以下に下げる。従って、2接合
SQUIDループが超伝導状態から電圧状態にスイッチ
し、信号電流を出力端Oに注入する。
【0036】一方、出力端Oから例えば信号電流と同じ
大きさの0.3mAの電流が注入された場合には、制御
配線を介さず、2接合SQUIDループに直接流れ込
む。従って、2接合SQUIDループの超伝導臨界電流
値は抑制されず2接合SQUIDループに流れ込む電流
は0.3mA以下であるため、2接合SQUIDループ
は電圧状態にスイッチせず、超伝導状態を維持するよう
動作する。
【0037】従って、このように逆方向に出力端Oから
注入された電流は、その値が2I01以下であれば入力端
に伝わらない。また、本実施例では、実施例1のように
信号伝送線路中に抵抗が挿入されないため、信号伝送線
路の超伝導性が保持される。本実施例では、2接合SQ
UIDループを用いたがこの他に3接合SQUIDを始
めとする多接合SQUIDを用いても同様の効果を得る
ことができる。
【0038】以上説明したように、本実施例により信号
伝送線路の超伝導特性を損うことなく、入力される信号
電流と同程度の大きさの電流に対しても逆流を防止する
ことが可能なジョセフソン逆流電流防止回路を実現する
ことができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力される信号電流と同程度の大きさの電流に対しても逆
流を防止することが可能なジョセフソン逆流電流防止回
路を実現することができ、また、信号伝送線路の超伝導
特性を損うことなく、入力される信号電流と同程度の大
きさの電流に対しても逆流を防止することが可能なジョ
セフソン逆流電流防止回路を実現することができるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるジョセフソン逆流電流防止回路の
実施例1を説明するための等価回路図である。
【図2】本発明によるジョセフソン逆流電流防止回路の
実施例2を説明するための等価回路図である。
【図3】本発明によるジョセフソン逆流電流防止回路の
実施例3を説明するための等価回路図である。
【図4】本発明によるジョセフソン逆流電流防止回路の
実施例4を説明するための等価回路図である。
【図5】従来の技術によるジョセフソン逆流電流防止回
路を説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
S 信号入力端 O 信号出力端 J1〜J3 ジョセフソン接合 R1〜R5 抵抗 C 制御配線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のジョセフソン接合と抵抗とを有す
    るジョセフソン逆流電流防止回路であって、 ジョセフソン接合は、複数個の接続点に各々接続され、
    各一端は基準点に接続されたものであり、 複数個の接続点は、各々1個の抵抗を介して出力端に接
    続され、 前記複数個の接続点を一列に配置したときの隣合う2点
    間は、少なくとも1個以上の抵抗により接続され、 前記一列に配置した複数個の接続点の両端のいずれか一
    方の接続点は、入力端に接続されたものであることを特
    徴とするジョセフソン逆流電流防止回路。
  2. 【請求項2】 複数のジョセフソン接合と抵抗とインダ
    クタンスと制御配線とを有するジョセフソン逆流電流防
    止回路であって、 ジョセフソン接合は、出力端と、基準点間にインダクタ
    ンスを介して並列に複数個接続されたものであり、 制御配線は、前記インダクタンスと、前記ジョセフソン
    接合からなる少なくとも1個以上のループ回路に磁気的
    に結合するように配置されたものであり、 制御配線の一端は、入力端に接続され、他端は出力端に
    接続されたものであることを特徴とするジョセフソン逆
    流電流防止回路。
JP4003288A 1992-01-10 1992-01-10 ジョセフソン逆流電流防止回路 Expired - Lifetime JP2783032B2 (ja)

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