JP2931787B2 - Superconducting circuit - Google Patents

Superconducting circuit

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JP2931787B2
JP2931787B2 JP8042626A JP4262696A JP2931787B2 JP 2931787 B2 JP2931787 B2 JP 2931787B2 JP 8042626 A JP8042626 A JP 8042626A JP 4262696 A JP4262696 A JP 4262696A JP 2931787 B2 JP2931787 B2 JP 2931787B2
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龍典 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速の超電導論
理回路の入力回路等として用いられる超電導回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting circuit used as an input circuit of an ultra-high-speed superconducting logic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導回路中のインダクタンスループ内
に実現される磁束量子Φ0 (=2.07×10-15 Wb)単位で量
子化された磁束の“ある”/“なし”を“ 1”/“ 0”
に対応させ、さらに二分グラフの形式を応用した論理回
路として、RSFQ論理(RapidSingle Flux Quantum Lo
gic)等の論理回路の開発が行われている(例えば、K.K.
Likharev et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. vol.
1, 3-28(1991) 参照)。この種の単一磁束量子(Single
Flux Quantum) を用いた論理回路では、ジョセフソン素
子を用いて発生が可能な、磁束量子に対応したパルス幅
がps程度の電圧パルス(時間で積分するとΦ0 、空間で
対応する磁束密度を積分するとしてもΦ0 となる)が用
いられる。
2. Description of the Related Art Magnetic flux quantized in units of a magnetic flux Φ 0 (= 2.07 × 10 −15 Wb) realized in an inductance loop in a superconducting circuit is defined as “1” / “1” / “None”. 0 ”
The RSFQ logic (RapidSingle Flux Quantum Lo
gic) and other logic circuits (eg, KK
Likharev et al., IEEE Trans.Appl.Supercond. Vol.
1, 3-28 (1991)). This kind of single flux quantum (Single
In a logic circuit using Flux Quantum, a pulse pulse whose pulse width corresponding to magnetic flux quantum can be generated using a Josephson element and whose pulse width is about ps (Φ 0 when integrated over time, integrates the corresponding magnetic flux density in space) Even so, Φ 0 is used.

【0003】量子化磁束パルスを用いた論理回路の計算
速度の本質的上限は、 2個のパルスの間隔を近づけてい
ったときに回路的に分離できる最小の時間によって定ま
り、磁束量子Φ0 をこの回路に用いるジョセフソン素子
(電流一電圧特性上にヒステリシスのないもの)の臨界
電流・ノーマル抵抗積(Ιc ・Rn 積)で割った値で表
される。例えば、Ιc ・Rn 積が 2mVの場合、集積回路
内で1THzに及ぶ周波数で動作させることが可能である。
現在までのところ、最高370GHzのクロック周波数で小規
模なRSFQ論理回路を動作させた例が報告されている
(B.I.Bunyk etal., Appl. Phys. Lett.,66, 646(199
5))。
[0003] The essential upper limit of the calculation speed of a logic circuit using quantized magnetic flux pulses is determined by the minimum time that can be separated in a circuit when the interval between the two pulses is reduced, and the magnetic flux quantum Φ 0 is calculated as follows. It is expressed by a value obtained by dividing by the critical current / normal resistance product (Ι c · R n product) of the Josephson element (having no hysteresis on current-voltage characteristics) used in this circuit. For example, when the Ι c · R n product is 2 mV, it is possible to operate the integrated circuit at a frequency of 1 THz.
To date, examples have been reported in which a small RSFQ logic circuit was operated at a clock frequency of up to 370 GHz (BIBunyk et al., Appl. Phys. Lett., 66, 646 (199).
Five)).

【0004】さらに、超電導回路では配線と素子とのイ
ンピーダンス整合が容易に実現でき、半導体トランジス
タを用いた集積回路に見られるような配線のCR時定数
により伝搬遅延が律速されることはない。伝搬遅延は伝
送線路内での電磁波の速度で信号が移動する時間で決ま
ることから、超電導回路では非常に高速な動作が可能と
なる。
Further, in a superconducting circuit, impedance matching between a wiring and an element can be easily realized, and the propagation delay is not limited by the CR time constant of the wiring as in an integrated circuit using semiconductor transistors. Since the propagation delay is determined by the time required for the signal to move at the speed of the electromagnetic wave in the transmission line, the superconducting circuit can operate at a very high speed.

【0005】このように、単一磁束量子を用いた論理回
路は、その高速性において非常に高いポテンシャルを有
している。さらに、近年、酸化物高温超電導体を用いた
数mVのΙc ・Rn 積を有するヒステリシスのないジョセ
フソン素子が実現されており、これによって金属系超電
導体を用いたジョセフソン素子を大きく上回る演算速度
の実現が期待されている。
As described above, a logic circuit using a single flux quantum has a very high potential in its high speed. Furthermore, in recent years, without hysteresis Josephson device having iota c · R n product of several mV using an oxide high-temperature superconductor has been achieved, thereby greatly exceeding the Josephson device using a metal-based superconductor It is expected that the calculation speed will be realized.

【0006】ところで、図15は常温機器としての半導
体回路1から同軸ケーブル2等を用いて超電導単一磁束
量子論理回路3に入力する回路構成を示しているが、上
述したような集積回路内で1THzに及ぶような高速動作を
する論理回路となると、その高速性に見合った超高速信
号を外部から同軸ケーブル2等を用いて直接入力するこ
とは非常に難しい。これは、信号周波数を非常に高くす
ることでケーブル2による損失が大きくなると、その周
波数に対応する波長に対して接続部分の大きさが無視で
きなくなり、浮遊インピーダンスの影響を非常に受け易
くなること、また外部の高インピーダンス系の半導体回
路1と超電導論理回路3、およびその間の同軸ケーブル
2の間で、反射が起きて元の信号とは異なる信号が入力
されることがないように、広帯域でインピーダンス整合
と電磁界モードの整合をとる必要があること、さらには
通常信号入力は複数導入する必要があること等の理由に
よる。
FIG. 15 shows a circuit configuration in which a semiconductor circuit 1 as a room temperature device is input to a superconducting single flux quantum logic circuit 3 using a coaxial cable 2 or the like. In the case of a logic circuit that operates at a high speed of 1 THz, it is very difficult to directly input an ultra-high-speed signal corresponding to the high-speed operation from outside using the coaxial cable 2 or the like. This is because if the signal frequency becomes very high and the loss due to the cable 2 becomes large, the size of the connection part cannot be ignored for the wavelength corresponding to that frequency, and it becomes very susceptible to the influence of stray impedance. In order to prevent reflection from occurring between the external high-impedance semiconductor circuit 1 and the superconducting logic circuit 3 and the coaxial cable 2 therebetween, a signal different from the original signal is input. This is because impedance matching and electromagnetic field mode matching need to be performed, and moreover, it is usually necessary to introduce a plurality of signal inputs.

【0007】一方、上述したような問題を解決するため
に、“ 0”、“ 1”のパルス列を使った電気信号を入力
信号として使う代わりに、例えばON/OFF変調された光信
号を用いて入力する方式が試みられている。図16は、
常温機器としての半導体回路1から光変調信号を光ファ
イバ等の光ケーブル4を介して光−単一磁束量子変換回
路5の光検出部5aに送り、ここで電気信号への変換を
行った後、光検出部5aと低温領域で接続された単一磁
束量子発生部5bで単一磁束量子を生成し、この単一磁
束量子を超電導単一磁束量子論理回路3に入力する回路
構成を示している。
On the other hand, in order to solve the above-described problem, instead of using an electric signal using a pulse train of “0” and “1” as an input signal, for example, using an ON / OFF modulated optical signal is used. An input method has been attempted. FIG.
An optical modulation signal from the semiconductor circuit 1 as a room temperature device is sent to the light detection unit 5a of the light-single magnetic flux quantum conversion circuit 5 via an optical cable 4 such as an optical fiber, and is converted into an electric signal. A circuit configuration is shown in which a single flux quantum is generated by a single flux quantum generator 5b connected to the photodetector 5a in a low temperature region, and the single flux quantum is input to the superconducting single flux quantum logic circuit 3. .

【0008】このような光を用いた入力方式で最も重要
なのは光検出部5aであり、これまでは金属/半導体/
金属(MSM)ダイオードを用いることが試みられてお
り、また光変調にはレーザーダイオードが、またケーブ
ルには光ファイバを用いた試みがなされている(Chia-c
hi Wang et al. IEEE Trans. Appl. Supercond.,5,3156
(1995)参照)。その結果、このMSMダイオードで38Gb
/sの分解能が温度2Kで得られている。
The most important input method using light is the photodetection unit 5a, which has hitherto been used for metal / semiconductor /
Attempts have been made to use metal (MSM) diodes, laser diodes for light modulation, and optical fibers for cables (Chia-c).
hi Wang et al. IEEE Trans. Appl. Supercond., 5,3156
(1995)). As a result, 38 Gb with this MSM diode
/ s resolution at 2K.

【0009】上述した光信号を用いた入力方式では、光
ファイバや光学系のレンズ等の様々なものが使用でき、
しかもこれらを用いると電気信号よりも高周波の信号を
光という形で容易に扱うことができる。さらに、光信号
の高速変調には、半導体レーザによる直接変調、光導波
路を用いた外部変調、進行波型の外部変調等を用いるこ
とができ、より高い周波数による変調が可能である。
In the above-described input method using an optical signal, various types such as an optical fiber and a lens of an optical system can be used.
In addition, when these are used, signals higher in frequency than electric signals can be easily handled in the form of light. Further, for high-speed modulation of an optical signal, direct modulation by a semiconductor laser, external modulation using an optical waveguide, external modulation of a traveling wave type, or the like can be used, and modulation at a higher frequency is possible.

【0010】また、一方が光で他方が単一磁束量子(電
気回路的に言えば決った形の電圧パルス)であるから、
両者間の直接的なインピーダンス整合等を行う必要がな
く、さらに超電導単一磁束量子論理回路3への信号導入
部において浮遊インピーダンス等を考慮する必要がない
ことから、容易に信号を導入することができる。さら
に、光ファイバで信号を光−単一磁束量子変換部に導入
することを考えるとよく分かるように、導体を信号導入
ケーブルに使用しないために、外来電磁ノイズの影響
(特に低周波ノイズ)がなく、複数の信号入力を行う場
合にもクロストークが起こりにくい。
[0010] Further, since one is light and the other is a single flux quantum (a voltage pulse of a fixed form in terms of an electric circuit),
Since it is not necessary to perform direct impedance matching or the like between the two and furthermore, it is not necessary to consider the floating impedance or the like in the signal introduction part to the superconducting single flux quantum logic circuit 3, so that the signal can be easily introduced. it can. Furthermore, as can be clearly understood from the consideration of introducing a signal into the optical-single-flux quantum conversion unit using an optical fiber, the influence of external electromagnetic noise (particularly low frequency noise) is reduced because a conductor is not used for a signal introduction cable. In addition, crosstalk hardly occurs even when a plurality of signal inputs are performed.

【0011】このように、光信号を用いた入力方式を適
用することによって、超電導単一磁束量子論理回路に入
力信号を容易にかつ比較的高速で導入することができ
る。
As described above, by applying the input method using the optical signal, the input signal can be easily and relatively quickly introduced into the superconducting single flux quantum logic circuit.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光検出
部として半導体回路を用いた従来の光−単一磁束量子変
換回路では、超電導単一磁束量子論理回路の演算速度に
見合うような信号の入力速度を実現することはできない
ため、超高速演算が特徴である超電導単一磁束量子論理
回路の本質的な最高性能を引き出すことは困難であっ
た。なお、金属系超電導体を用いた受光素子として、超
電導薄膜の非平衡超電導現象を利用したものが研究され
ているが、その応答速度は THzに近づくほど高速ではな
く、半導体を用いた受光素子の問題点を解決し得るよう
なものではない。
However, in the conventional light-to-single flux quantum conversion circuit using a semiconductor circuit as a photodetector, the input speed of a signal which matches the operation speed of the superconducting single flux quantum logic circuit is known. Therefore, it has been difficult to obtain the essential maximum performance of a superconducting single flux quantum logic circuit characterized by ultra-high-speed operation. As a light-receiving element using a metal-based superconductor, one that uses the non-equilibrium superconducting phenomenon of a superconducting thin film has been studied, but its response speed is not so fast as it approaches THz. It is not something that can solve the problem.

【0013】また、受光部に関しては、高速信号を検出
する場合には時定数の影響で波形が鈍ることを避けるた
めに、信号検出部のすぐ近くに受光部を配置する必要が
あるが、その一方で光を当てる性格上、超電導回路で作
製された周辺回路部分にまで光の影響が及ぶおそれがあ
ることから、受光部をあまり信号検出部に近づけること
ができないという問題がある。
As for the light receiving portion, when detecting a high-speed signal, it is necessary to arrange the light receiving portion immediately near the signal detecting portion in order to avoid dulling of the waveform due to the influence of the time constant. On the other hand, there is a problem that the light receiving portion cannot be brought close to the signal detecting portion because the influence of the light may reach the peripheral circuit portion made of the superconducting circuit due to the nature of light irradiation.

【0014】このように、超電導単一磁束量子論理回路
等の性能を十分に引出すためには、入力信号としての光
信号の検出方式の改良が重要である。具体的には、超電
導単一磁束量子論理回路の演算速度に見合う信号の入力
速度を実現すること、および入力波形を鈍らせることな
く、周辺の超電導回路部分への光の影響を排除し得るよ
うに受光部を信号検出部から離すことを可能にすること
が課題とされていた。本発明は、このような課題に対処
するためになされたもので、超電導単一磁束量子論理回
路等の性能を十分に引出すことを可能にした超電導回路
を提供することを目的としており、具体的には超電導単
一磁束量子論理回路の演算速度に見合う信号の入力速度
を実現した超電導回路、および入力波形の鈍りを防止し
た上で、周辺回路部分への光の影響を排除することを可
能にした超電導回路を提供することを目的としている。
As described above, in order to sufficiently bring out the performance of a superconducting single flux quantum logic circuit or the like, it is important to improve the method of detecting an optical signal as an input signal. Specifically, it is possible to realize a signal input speed corresponding to the operation speed of the superconducting single flux quantum logic circuit, and to eliminate the influence of light on the surrounding superconducting circuit portion without dulling the input waveform. It has been an issue to make it possible to separate the light receiving unit from the signal detecting unit. The present invention has been made to address such a problem, and an object of the present invention is to provide a superconducting circuit capable of sufficiently extracting the performance of a superconducting single-flux quantum logic circuit and the like. Enables the superconducting circuit to achieve a signal input speed that matches the operation speed of the superconducting single-flux quantum logic circuit, and eliminates the effects of light on peripheral circuits while preventing dull input waveforms. It is an object of the present invention to provide a superconducting circuit having the above configuration.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明における第1の超
電導回路は、光信号が照射される超電導体膜を有し、こ
の光信号の照射により変化する前記超電導体膜のインピ
ーダンスによりパルスを発生させる超電導光検出部と、
前記パルスをトリガとして単一磁束量子を生成または整
形するジョセフソン素子を有する超電導単一磁束量子発
生部とを具備し、前記光信号を前記単一磁束量子に変換
することを特徴としている。
First superconducting circuit in the present invention SUMMARY OF THE INVENTION comprises a superconductive film optical device signals is irradiated, Inpi <br/> of the superconductive film changes by the irradiation of the light signal A superconducting light detection unit that generates a pulse by
A superconducting single flux quantum generator having a Josephson element for generating or shaping the single flux quantum using the pulse as a trigger, wherein the optical signal is converted into the single flux quantum.

【0016】また、第2の超電導回路は、請求項1記載
の超電導回路において、さらに、一方の端部が整合終端
された超電導電磁波伝送線路を構成する超電導体膜を具
備し、前記超電導電磁波伝送線路を構成する超電導体膜
の少なくとも1カ所以上に設けられた受光部に前記光信
号が照射され、かつ前記超電導電磁波伝送線路の他方の
端部に設けられた出力端子から前記パルスが取り出され
ことを特徴としている。
[0016] Further, the second superconducting circuit is described in claim 1.
In addition, one end of the superconducting circuit
With a superconducting film constituting a superconducting electromagnetic wave transmission line
And Bei, the light-receiving portion provided above at least one position of said superconducting electromagnetic wave transmission line superconductor film constituting the Mitsunobu
Signal is irradiated, and the other of the superconducting electromagnetic wave transmission line
The pulse is taken out from the output terminal provided at the end.
It is characterized in that that.

【0017】第1の超電導回路においては、超電導体膜
や超電導カップリングや近接効果で超電導性を有してい
る部分に光を照射し、この部分の超高速で変化するイン
ピーダンスによりパルスを発生させ、このパルスをトリ
ガとして単一磁束量子を生成または整形する。光信号の
照射から単一磁束量子の発生までは、上記した超高速の
インピーダンス変化に基くため、光信号に対応する超高
速の単一磁束量子列を得ることができる。
In the first superconducting circuit, light is irradiated to a superconducting film, a superconducting coupling, or a portion having superconductivity due to a proximity effect, and a pulse is generated by an impedance that changes at a very high speed in this portion. This pulse is used as a trigger to generate or shape a single flux quantum. From the irradiation of the optical signal to the generation of the single magnetic flux quantum, the ultrahigh-speed single flux quantum train corresponding to the optical signal can be obtained because the ultrahigh-speed impedance change is based on the above.

【0018】また、第2の超電導回路においては、超電
導電磁波伝送線路を構成する超電導体膜の一部に設けた
受光部に光を照射することによって、この受光部の光応
答出力波形を歪ませることなく、受光部から適当な距離
離した出力端子から取出すことができる。よって、光の
影響が及ばない受光部から離した位置に検出部を配置す
ることが可能となる。
In the second superconducting circuit, a light receiving portion provided on a part of the superconducting film constituting the superconducting electromagnetic wave transmission line is irradiated with light, thereby distorting a light response output waveform of the light receiving portion. Without this, it can be taken out from the output terminal which is separated from the light receiving section by an appropriate distance. Therefore, it is possible to arrange the detection unit at a position separated from the light receiving unit that is not affected by light.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0020】まず、本発明の第1の超電導回路の実施形
態について述べる。図1は本発明の第1の超電導回路を
入力回路として有する超電導論理回路の一構成例を示す
ブロック図であり、100は超電導光−単一磁束量子変
換回路、200は超電導単一磁束量子論理回路である。
First, an embodiment of the first superconducting circuit of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a superconducting logic circuit having the first superconducting circuit of the present invention as an input circuit, where 100 is a superconducting light-single flux quantum conversion circuit, and 200 is a superconducting single flux quantum logic. Circuit.

【0021】本発明の第1の超電導回路の一実施形態で
ある超電導光−単一磁束量子変換回路100は、光信号
の受光部を含み、この受光部に照射された光信号により
変化するインピーダンスによりパルスを発生させる超電
導光検出部110と、このパルスをトリガとして単一磁
束量子を生成または整形する超電導単一磁束量子発生部
120とを有している。
The superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100, which is one embodiment of the first superconducting circuit of the present invention, includes a light receiving portion for an optical signal, and an impedance that changes according to the optical signal applied to the light receiving portion. And a superconducting single flux quantum generation unit 120 that generates or shapes a single flux quantum using the pulse as a trigger.

【0022】上述した超電導光検出部110は、例えば
図2に示すように、光信号pの受光部であると共に、照
射された光信号pによりインピーダンスが変化する酸化
物超電導体膜等の超電導体膜からなるインピーダンス変
調部111と、このインピーダンス変調部111のイン
ピーダンス変化によりトリガパルスを発生するトリガパ
ルス発生部112とにより実現することができる。イン
ピーダンス変調部111としては、酸化物超電導体膜中
に含まれる粒界やジョセフソン接合等を使用することも
できる。トリガパルス発生部112は、例えば図2に示
したように、インピーダンス変調部111とジョセフソ
ン素子JJ1 とを含む超電導ループにより構成される。
The superconducting light detecting section 110 is, for example, as shown in FIG. 2, a light receiving section for an optical signal p, and a superconductor such as an oxide superconducting film whose impedance changes according to the irradiated optical signal p. This can be realized by an impedance modulating unit 111 made of a film and a trigger pulse generating unit 112 that generates a trigger pulse by an impedance change of the impedance modulating unit 111. As the impedance modulating unit 111, a grain boundary, a Josephson junction, or the like included in the oxide superconductor film can be used. Trigger pulse generating unit 112, for example, as shown in FIG. 2, constituted by a superconducting loop including a Josephson element JJ 1 impedance modulation section 111.

【0023】また、超電導単一磁束量子発生部120
は、上記した超電導光検出部110で発生したパルスを
トリガとして、外部電源から供給されたエネルギーによ
り単一磁束量子に生成または整形(増幅)する部分であ
り、例えば上述したトリガパルス発生部112の超電導
ループと並列接続されたジョセフソン素子JJ2 (…J
n )を含む超電導ループと、このジョセフソン素子J
2 (…JJn )の部分に発生する磁束にエネルギーを
供給する外部電源(Idc2 (…Idcn ))とから構成さ
れる。超電導単一磁束量子発生部120のジョセフソン
素子JJ2 (…JJn )は、目的とする単一磁束量子の
エネルギー等に応じて複数配置してもよく、その場合の
複数のジョセフソン素子JJ2 …JJn は、それぞれ超
電導ループが並列接続されるように配置される。
The superconducting single flux quantum generator 120
Is a portion that is generated or shaped (amplified) into a single magnetic flux quantum by energy supplied from an external power supply, using a pulse generated by the above-described superconducting light detection unit 110 as a trigger. Josephson element JJ 2 (... J connected in parallel with the superconducting loop
J n ) and the Josephson element J
J 2 constituted from an external power source and (Idc 2 (... Idc n) ) for supplying energy to the magnetic flux generated in the portion of the (... JJ n). A plurality of Josephson elements JJ 2 (... JJ n ) of the superconducting single magnetic flux quantum generating section 120 may be arranged in accordance with the energy of the target single magnetic flux quantum or the like. 2 ... JJ n are arranged so that each superconducting loop is connected in parallel.

【0024】図2に示した超電導光検出部110では、
酸化物超電導体膜等からなる受光部を兼ねるインピーダ
ンス変調部111に光信号pが当てられると、非平衡現
象を含む効果により超電導電子の密度が変化し、この部
分のインピーダンスが超高速で変化する。このことは、
以下の報告例からも明らかである。すなわち、酸化物超
電導体であるYBa2 Cu3 7 をH型のアンテナパタ
ーンに加工し、このH型の左右の棒の先の間に一定電流
を流した状態で真中の横棒部分にフェムト光パルスを当
てることにより、その光応答として THz帯の電磁波放射
を観測した結果が報告されている(斗内ら、信学技報 S
CE95-23, 13(1995))。
In the superconducting light detecting section 110 shown in FIG.
When the optical signal p is applied to the impedance modulation section 111 which also functions as a light receiving section made of an oxide superconductor film or the like, the density of the superconductor changes due to an effect including a non-equilibrium phenomenon, and the impedance of this section changes at a very high speed. . This means
It is clear from the following report examples. That is, the oxide superconductor YBa 2 Cu 3 O 7 is processed into an H-shaped antenna pattern, and a constant current is applied between the left and right rods of the H-shaped. It has been reported that THz-band electromagnetic radiation was observed as the optical response by applying a light pulse (Donouchi et al., IEICE Technical Report S
CE95-23, 13 (1995)).

【0025】上述したインピーダンス変化によって、イ
ンピーダンス変調部111とジョセフソン素子JJ1
を含む超電導ループにおける超電導バイアス電流Ιdc1
の分流比が変化する。ここで、図3(a)に示す超電導
光検出部110を例として説明する。なお、図3(b)
は実際の構成例である。今光パルスpの照射により、−
瞬インダクタンスLが増加(L(p))したとする。す
ると、ジョセフソン素子JJ1 に電流が多く流れ込み、
このジョセフソン素子JJ1 の臨界電流Ιc を適当な値
に設計しておけばΙc を超えて一瞬電圧状態となり、電
圧パルスを発生する。なお、回路の時定数は十分短く設
計しておく。
The superconducting bias current Ιdc 1 in the superconducting loop including the impedance modulating section 111 and the Josephson element JJ 1 is generated by the impedance change described above.
Changes. Here, the superconducting light detection unit 110 shown in FIG. 3A will be described as an example. FIG. 3 (b)
Is an actual configuration example. Now, by irradiation of the light pulse p,-
It is assumed that the instantaneous inductance L increases (L (p)). Then, it flows into many current to the Josephson element JJ 1,
If the critical current Ι c of the Josephson element JJ 1 is designed to be an appropriate value, the voltage state exceeds the Ι c for a moment and a voltage state is generated, and a voltage pulse is generated. The time constant of the circuit is designed to be sufficiently short.

【0026】上述した電圧パルス(トリガパルス)と同
時にジョセフソン素子JJ1 に発生する磁束のうち、超
電導単一磁束量子発生部120側に生じる図中上向きの
磁束は、ジョセフソン素子JJ1 と同時に一瞬電圧状態
となる超電導単一磁束量子発生部120のジョセフソン
素子JJ2 (…JJn )に移り、この超電導単一磁束量
子発生部120のジョセフソン素子JJ2 (…JJn
で外部電源より供給されたバイアス電流Ιdc2 (…Idc
n )からエネルギーをもらって単一磁束量子に成長、整
形される。
Of the magnetic flux generated in the Josephson element JJ 1 at the same time as the above-described voltage pulse (trigger pulse), the upward magnetic flux generated in the superconducting single magnetic flux quantum generating section 120 is the same as that of the Josephson element JJ 1. Josephson devices JJ 2 superconducting single flux quantum generator 120 which momentarily the voltage state transfers to (... JJ n), Josephson devices JJ 2 of the superconducting single flux quantum generator 120 (... JJ n)
The bias current Ιdc 2 (… Idc
It grows into a single flux quantum with energy from n ) and is shaped.

【0027】なお、ジョセフソン素子JJ0 は、トリガ
パルスおよび単一磁束量子を生成した後のリセット用素
子であり、次の光パルスに対応するために生成した不要
な量子化磁束を逃がすための素子である。
The Josephson element JJ 0 is a resetting element after generating a trigger pulse and a single magnetic flux quantum, and is used for releasing unnecessary quantized magnetic flux generated for the next optical pulse. Element.

【0028】光パルス信号pは、前述したように半導体
レーザによる直接変調、光導波路を用いた外部変調、進
行波型の外部変調等により高速変調することができる。
そして、このような光パルス信号pの照射から単一磁束
量子の発生までは、インピーダンス変調部111での超
高速のインピーダンス変化に基くため、高速変調させた
光パルス信号pに対応する超高速の単一磁束量子列を得
ることができる。
As described above, the optical pulse signal p can be modulated at high speed by direct modulation using a semiconductor laser, external modulation using an optical waveguide, or traveling wave type external modulation.
Then, from the irradiation of such an optical pulse signal p to the generation of a single magnetic flux quantum, based on the ultra-high-speed impedance change in the impedance modulator 111, the ultra-high-speed corresponding to the optical pulse signal p modulated at a high speed is used. A single flux quantum train can be obtained.

【0029】超電導単一磁束量子発生部120で生成ま
たは整形された、光信号pに対応する単一磁束量子列
は、超電導光−単一磁束量子変換回路100の後段の超
電導単一磁束量子論理回路200に転移され、論理演算
される。すなわち、超電導単一磁束量子論理回路200
の演算速度に見合う超高速信号(単一磁束量子列)を、
超電導光−単一磁束量子変換回路100から入力するこ
とが可能となる。そして、超電導光−単一磁束量子変換
回路100を複数系統分集積化することによって、容易
に多数チャンネルの超高速信号を超電導単一磁束量子論
理回路200に入力することができ、これによって超高
速演算が特徴である超電導単一磁束量子論理回路200
の本質的な最高性能を引き出すことが可能となる。
The single flux quantum sequence corresponding to the optical signal p generated or shaped by the superconducting single flux quantum generator 120 is provided by the superconducting single flux quantum logic at the subsequent stage of the superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100. The operation is transferred to the circuit 200 to perform a logical operation. That is, the superconducting single flux quantum logic circuit 200
Ultra-high-speed signal (single flux quantum train) matching the operation speed of
It becomes possible to input from the superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100. By integrating the superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100 into a plurality of systems, it is possible to easily input a multi-channel ultrahigh-speed signal to the superconducting single flux quantum logic circuit 200. Superconducting single flux quantum logic circuit 200 characterized by operation
It is possible to bring out the essential maximum performance.

【0030】次に、上述した超電導光−単一磁束量子変
換回路100の具体的構成例について、図4を参照して
説明する。図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
100は、図3(b)に示す回路を拡張して作製したも
のである。この超電導光−単一磁束量子変換回路100
を構成する超電導体膜には、YBa2 Cu3 7 膜を用
い、また各ジョセフソン素子にはYBa2 Cu3 7
PrBa2 Cu3 7/YBa2 Cu3 7 のランプエ
ッジ型接合を用いた。
Next, a specific configuration example of the above-described superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100 will be described with reference to FIG. The superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100 shown in FIG. 4 is obtained by expanding the circuit shown in FIG. This superconducting light-single flux quantum conversion circuit 100
YBa 2 Cu 3 O 7 film is used for the superconductor film constituting the semiconductor device, and YBa 2 Cu 3 O 7 /
A ramp edge type junction of PrBa 2 Cu 3 O 7 / YBa 2 Cu 3 O 7 was used.

【0031】図4において、11は上記YBa2 Cu3
7 膜からなる超電導バイアスライン(Idc1 )であ
り、この超電導バイアスライン11に第1および第2の
ジョセフソン素子12、13を介して受光部を兼ねるイ
ンピーダンス変調部14となるYBa2 Cu3 7 膜が
接続されている。これらによって、超電導光検出部11
0を構成する超電導ループが形成されている。ここで、
第1のジョセフソン素子12は、図3におけるジョセフ
ソン素子JJ01に相当し、また第2のジョセフソン素子
13はジョセフソン素子JJ1 に相当する。
In FIG. 4, reference numeral 11 denotes the above-mentioned YBa 2 Cu 3
A superconducting bias line (Idc 1 ) made of an O 7 film, and YBa 2 Cu 3 serving as an impedance modulating unit 14 serving also as a light receiving unit via the first and second Josephson elements 12 and 13 to the superconducting bias line 11. The O 7 film is connected. With these, the superconducting light detection unit 11
0 is formed in the superconducting loop. here,
First Josephson element 12 corresponds to a Josephson device JJ 01 in FIG. 3, and the second Josephson element 13 corresponds to a Josephson device JJ 1.

【0032】また、インピーダンス変調部14となるY
Ba2 Cu3 7 膜には、インダクタンスを小さく抑え
るためにグランドプレーン15が接続されている。イン
ピーダンス変調部14となるYBa2 Cu3 7 膜は、
膜厚を他の部分よりも薄くしてあり、さらにインダクタ
ンスを下げるために幅を大幅に広げている。
Further, Y which becomes the impedance modulating unit 14
The ground plane 15 is connected to the Ba 2 Cu 3 O 7 film in order to reduce the inductance. The YBa 2 Cu 3 O 7 film serving as the impedance modulator 14 is
The film thickness is thinner than the other parts, and the width is greatly increased to further reduce the inductance.

【0033】インピーダンス変調部14となるYBa2
Cu3 7 膜に接続された超電導ライン16は、図3の
ジョセフソン素子JJ2 に相当する第3のジョセフソン
素子17を介して超電導バイアスライン11に接続され
ており、これらと第2のジョセフソン素子13とで超電
導単一磁束量子発生部120を構成する超電導ループが
形成されている。この超電導ループは dc-SQUID1
8を構成している。
YBa 2 serving as the impedance modulator 14
The superconducting line 16 connected to the Cu 3 O 7 film is connected to the superconducting bias line 11 via a third Josephson element 17 corresponding to the Josephson element JJ 2 in FIG. A superconducting loop forming the superconducting single flux quantum generating section 120 is formed by the Josephson element 13. This superconducting loop is dc-SQUID1
8.

【0034】この超電導単一磁束量子発生部120に
は、超電導バイアスライン19からバイアス電流Idc2
が供給される。なお、図中20は超電導コンタクトであ
る。
The superconducting single flux quantum generator 120 has a bias current Idc 2 from the superconducting bias line 19.
Is supplied. In the figure, reference numeral 20 denotes a superconducting contact.

【0035】図4に示す回路構成は、図2に示した回路
構成の n=2に相当するものである。各部分インダクタン
スの設計は、通常の超電導量子干渉素子(SQUID)
の設計にならった。各バイアスを設定した後、光ファイ
バ21を通して光パルス信号pを連続的に照射した。そ
の場合の電圧Vdcは、バイアス電流Ιdc3 を流してdc-
SQUID18の磁束を変化させながら電流−電圧特性
を測定するとシャピロステップが観測され、この電流ス
テップの間隔から求めた周波数が5GHzと光パルスの繰り
返し周波数に一致した。その様子を図5に示す。よっ
て、光信号が検出されていることが確認された。
The circuit configuration shown in FIG. 4 corresponds to n = 2 in the circuit configuration shown in FIG. The design of each partial inductance is based on the usual superconducting quantum interference device (SQUID)
Following the design. After setting each bias, the optical pulse signal p was continuously irradiated through the optical fiber 21. Voltage V dc of the case, by applying a bias current Ιdc 3 dc-
When the current-voltage characteristics were measured while changing the magnetic flux of the SQUID 18, a Shapiro step was observed, and the frequency determined from the interval between the current steps was 5 GHz, which coincided with the repetition frequency of the light pulse. This is shown in FIG. Therefore, it was confirmed that the optical signal was detected.

【0036】図6に、さらに詳しく調べるために図4を
拡張したテスト回路を示す。この回路では光パルス信号
pで発生させた単一磁束量子を、超電導トランス22の
1次側に蓄積できるようになっており、その蓄積された
磁束を 2次側の dc-SQUID23で検出できるように
なっている。図7に測定結果を示す。光パルスが 1個入
る度に階段状に dc-SQUIDの出力電圧が上がり、単
一磁束量子が送られていることが分かる。なお、これら
の試験では前述した電気的入力方式の場合のような外来
雑音等の問題は見られなかった。
FIG. 6 shows a test circuit obtained by expanding FIG. 4 for more detailed examination. In this circuit, a single magnetic flux quantum generated by the optical pulse signal p is
The magnetic flux can be accumulated in the primary side, and the accumulated magnetic flux can be detected by the dc-SQUID 23 on the secondary side. FIG. 7 shows the measurement results. Each time one light pulse is applied, the output voltage of the dc-SQUID rises stepwise, indicating that a single flux quantum is being sent. In these tests, problems such as external noise as in the case of the electric input method described above were not found.

【0037】次に、本発明の第2の超電導回路の実施形
態について述べる。
Next, an embodiment of the second superconducting circuit of the present invention will be described.

【0038】図8ないし図10は、いずれも第2の超電
導回路の実施形態を示す図であり、光信号pの受光素子
として機能するものである。ここで、光信号pによる入
力波形の鈍りを防止した上で、光検出部等の周辺回路部
分への光の影響を排除するためには、超電導受光部から
光検出部等を離した上で、超電導受光部の光応答波形を
歪ませることなく伝搬させればよいことになる。従っ
て、分布定数回路の考え方を取り入れると、超電導マイ
クロストリップ線路のような超電導電磁波伝送線路を用
いればよく、かつこの超電導電磁波伝送線路は超電導体
膜を有しているから、これは受光部として利用すること
ができる。
FIGS. 8 to 10 are diagrams showing an embodiment of the second superconducting circuit, which functions as a light receiving element of the optical signal p. Here, in order to prevent the input waveform from being dulled by the optical signal p and to eliminate the influence of light on peripheral circuit portions such as the photodetector, the photodetector must be separated from the superconducting light-receiving portion. In other words, it is only necessary to propagate the optical response waveform of the superconducting light receiving unit without distorting it. Therefore, if the concept of a distributed constant circuit is adopted, a superconducting magnetic wave transmission line such as a superconducting microstrip line may be used, and since this superconducting magnetic wave transmission line has a superconducting film, it is used as a light receiving portion. can do.

【0039】図8に示す超電導受光素子は、超電導体膜
31、32で形成した超電導マイクロストリップ構造の
超電導電磁波伝送線路33を有している。超電導電磁波
伝送線路33を構成する一方の超電導体膜31には、直
流電源34から直流電流Idcが流されており、この超電
導体膜31のある特定の区間に受光部35が設けられて
いる。超電導電磁波伝送線路33の線路端のうち一方
は、超電導電磁波伝送線路33の特性インピーダンスZ
0 と等しい負荷インピーダンス36で整合終端されてお
り、他方の線路端が出力端子37とされている。
The superconducting light receiving element shown in FIG. 8 has a superconducting electromagnetic wave transmission line 33 having a superconducting microstrip structure formed of superconducting films 31 and 32. A DC current Idc is passed from a DC power supply 34 to one of the superconducting films 31 constituting the superconducting magnetic wave transmission line 33, and a light receiving unit 35 is provided in a specific section of the superconducting film 31. One of the line ends of the superconducting magnetic wave transmission line 33 is the characteristic impedance Z of the superconducting magnetic wave transmission line 33.
It is matched and terminated with a load impedance 36 equal to 0 , and the other line end is an output terminal 37.

【0040】上述した受光部35に相当する超電導体膜
31に光信号pを当てると、そこに電圧パルスが発生す
る。このパルスは超電導電磁波伝送線路33の両端に向
かって伝搬するが、一方の端部は整合終端されているた
め、他方の端部に設けられた出力端子37に伝搬したパ
ルスにより光を検出することができる。この際、出力端
子37からは超電導電磁波伝送線路33の特性によっ
て、光信号pに応答したパルス波形をある一定時間の遅
れをもって取出すことができる。すなわち、光信号pに
応答したパルス波形を、受光部35から適当な距離離し
た出力端子37から途中で大きく鈍らせることなく、光
パルスに対応した電圧変化、すなわちインピーダンスの
変化として取出すことが可能となる。
When an optical signal p is applied to the superconductor film 31 corresponding to the light receiving section 35, a voltage pulse is generated there. Although this pulse propagates toward both ends of the superconducting electromagnetic wave transmission line 33, since one end is matched and terminated, light is detected by the pulse propagated to the output terminal 37 provided at the other end. Can be. At this time, a pulse waveform responding to the optical signal p can be extracted from the output terminal 37 with a certain time delay due to the characteristics of the superconducting magnetic wave transmission line 33. In other words, a pulse waveform in response to the optical signal p can be extracted as a voltage change corresponding to the optical pulse, that is, a change in impedance, without greatly dulling the output terminal 37 at an appropriate distance from the light receiving unit 35 on the way. Becomes

【0041】ここで、超電導体膜31への電流バイアス
の仕方としては、図9のような方式を採用することも可
能である。また図10に示すように、受光部35を複数
箇所設け、これら複数箇所の受光部35、35に光を当
てて、電気信号で演算を行ったり、また出力端子37を
複数とることも可能である。さらに、光路差をつけて複
数の区間に光を当ててパルスを強めたりすることもでき
る。
Here, as a method of biasing the current to the superconductor film 31, a method as shown in FIG. 9 can be adopted. Further, as shown in FIG. 10, a plurality of light receiving portions 35 may be provided, light may be applied to the plurality of light receiving portions 35, 35 to perform calculations using electric signals, or a plurality of output terminals 37 may be provided. is there. Furthermore, it is also possible to irradiate light to a plurality of sections with an optical path difference to strengthen the pulse.

【0042】図11は、第2の超電導回路の他の実施形
態を示す図である。同図に示すように、信号で変調され
た光パルス信号pを入射する光導波路38を、超電導電
磁波伝送線路33を構成する超電導体膜31と接触する
ように配置し、入射した光パルスLPを超電導体膜31で
分布定数的に吸収、減衰させる。さらに、光導波路38
中の光速と超電導電磁波伝送線路33中の電磁波速度と
を整合させておく。
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the second superconducting circuit. As shown in the figure, an optical waveguide 38 on which an optical pulse signal p modulated by a signal is incident is arranged so as to be in contact with a superconducting film 31 constituting a superconducting electromagnetic wave transmission line 33, and the incident optical pulse LP is The superconducting film 31 absorbs and attenuates the distribution constant. Further, the optical waveguide 38
The speed of light inside and the speed of electromagnetic waves in the superconducting electromagnetic wave transmission line 33 are matched.

【0043】このとき、図8の場合と同様な電流バイア
スIdcを、光を吸収するように配置した超電導体膜31
について流しておけば、入力された光パルスLPに応じた
電圧パルスVPが発生する。この電圧パルスVPと光パルス
LPの速度が整合しているために、光パルスLPはエネルギ
ーをあたかも電圧パルスVPに与えているかのように進む
につれて減衰する、一方、電圧パルスVPは光パルスLPに
よりその部分のインピーダンスが変化することによって
電流バイアスIdcからエネルギーをもらい、あたかも光
パルスLPからエネルギーをもらったかのように増大す
る。光パルスLPは出力端子37付近に到達するころには
減衰し、代わりに電圧パルスVPが出力端子37に現れ
る。このようにして、広帯域の光受光素子が構成でき
る。
At this time, a current bias Idc similar to that of FIG. 8 is applied to the superconductor film 31 arranged so as to absorb light.
, A voltage pulse VP corresponding to the input light pulse LP is generated. This voltage pulse VP and light pulse
Due to the matching of the speed of LP, the light pulse LP attenuates as it gives energy to the voltage pulse VP, while the voltage pulse VP changes the impedance of the part by the light pulse LP As a result, the energy is obtained from the current bias Idc and increases as if the energy was obtained from the light pulse LP. The light pulse LP attenuates by the time it reaches the vicinity of the output terminal 37, and a voltage pulse VP appears at the output terminal 37 instead. Thus, a broadband light receiving element can be configured.

【0044】次に、上述した図8に示した超電導受光素
子の具体的構成例について、図12を参照して説明す
る。この超電導回路を構成する超電導体膜としては、Y
Ba2Cu3 7 膜を用いた。
Next, a specific configuration example of the superconducting light receiving element shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. As the superconductor film constituting this superconducting circuit, Y
A Ba 2 Cu 3 O 7 film was used.

【0045】図12において、41はYBa2 Cu3
7 (厚さ=10nm)/CeO2 (厚さ=300nm)/YBa2
3 7 (厚さ=300nm)の積層構造を有する超電導マイ
クロストリップラインであり、その一方の端部には超電
導マイクロストリップライン41の特性インピーダンス
(=10Ω)に等しい終端抵抗42が接続されている。ここ
では、終端抵抗42にモリブデンを用いており、YBa
2 Cu3 7 とモリブデンとの界面には厚さ20nmのAu
を挟んでいる。
In FIG. 12, reference numeral 41 denotes YBa 2 Cu 3 O
7 (thickness = 10 nm) / CeO 2 (thickness = 300 nm) / YBa 2 C
A superconducting microstrip line having a laminated structure of u 3 O 7 (thickness = 300 nm), one end of which has a characteristic impedance of the superconducting microstrip line 41.
(= 10Ω) is connected. Here, molybdenum is used for the terminating resistor 42 and YBa
At the interface between 2 Cu 3 O 7 and molybdenum, a 20 nm thick Au
Is sandwiched between.

【0046】超電導マイクロストリップライン41の他
方の端部は出力端子43とされている。ここでは、出力
の測定を容易にするために、直流で出力の検出ができる
よう出力端子43に、ランプエッジジョセフソン接合4
4を接続した。このジョセフソン接合44の電流−電圧
特性に現れるシャピロステップで直流的に光が検出でき
る。なお、超電導マイクロストリップライン41に直流
電源45から直流電流を流す超電導バイアスライン46
は、特性インピーダンスを上げて高周波に影響を及ぼさ
ないようにした。
The other end of the superconducting microstrip line 41 is an output terminal 43. Here, in order to facilitate the measurement of the output, a ramp edge Josephson junction 4 is connected to the output terminal 43 so that the output can be detected by DC.
4 was connected. DC light can be detected by the Shapiro step appearing in the current-voltage characteristics of the Josephson junction 44. A superconducting bias line 46 for passing a DC current from a DC power supply 45 to the superconducting microstrip line 41.
Increased the characteristic impedance so as not to affect high frequencies.

【0047】こうした超電導光学素子について、超電導
マイクロストリップライン41の中間部(受光部47)
に、光ファイバ48から5GHzで変調されたレーザー光を
照射した場合のジョセフソン素子の電流−電圧特性を図
13に示す。図13から明らかなように、周波数に相当
したシャピロステップが観測され動作が確認された。ま
た図14は、図11に示した超電導回路の具体的構成例
を示しており、LiNbO3 基板51にΤiを拡散して
長さ50mmの光導波路52を形成した後、光導波路52と
一方のYBa2 Cu3 7 膜が接触するように、図12
と同様な超電導マイクロストリップライン41を形成し
た。他の部分については、図12と同様な構成とした。
With respect to such a superconducting optical element, an intermediate portion (light receiving portion 47) of the superconducting microstrip line 41 is used.
FIG. 13 shows the current-voltage characteristics of the Josephson element when a laser beam modulated at 5 GHz is emitted from the optical fiber 48. As is clear from FIG. 13, Shapiro steps corresponding to the frequency were observed, and the operation was confirmed. FIG. 14 shows a specific configuration example of the superconducting circuit shown in FIG. 11, in which Δi is diffused into a LiNbO 3 substrate 51 to form an optical waveguide 52 having a length of 50 mm. 12 so that the YBa 2 Cu 3 O 7 film is in contact with the film.
A superconducting microstrip line 41 similar to the above was formed. The other parts were configured similarly to FIG.

【0048】図14に示した受光素子において、光ファ
イバ48からレンズ53を用いて光信号を光導波路52
に導入し、図12に示した受光素子と同様な試験を行っ
たところ、動作が確認できた。なおこの方式で、光導波
路52を超電導電磁波伝送線路の中におくことも可能で
ある。
In the light receiving element shown in FIG. 14, an optical signal is transmitted from an optical fiber 48 using a lens 53 to an optical waveguide 52.
Then, the same test as the light receiving element shown in FIG. 12 was performed, and the operation was confirmed. In this method, the optical waveguide 52 can be placed in the superconducting electromagnetic wave transmission line.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の超
電導回路によれば、単一磁束量子を用いた超高速の超電
導論理回路等に対して、超高速でデータ等を入力するこ
とが可能となる。これによって、超電導論理回路等の超
高速性を十分に発揮した情報処理等を実現することがで
きる。また、第2の超電導回路によれば、周辺回路への
光の影響を排除した上で、光信号を広帯域で電気信号に
変換することが可能となる。
As described above, according to the first superconducting circuit of the present invention, it is possible to input data or the like at an ultra-high speed to an ultra-high-speed superconducting logic circuit or the like using a single flux quantum. Becomes possible. As a result, it is possible to realize information processing or the like that makes full use of the ultra-high speed of the superconducting logic circuit and the like. Further, according to the second superconducting circuit, it is possible to convert an optical signal into an electric signal in a wide band while eliminating the influence of light on peripheral circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の超電導回路を入力回路として
用いた超電導論理回路の一構成例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a superconducting logic circuit using a first superconducting circuit of the present invention as an input circuit.

【図2】 本発明の第1の超電導回路の一実施形態とし
ての超電導光−単一磁束量子変換回路の構成例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a superconducting light-single flux quantum conversion circuit as one embodiment of the first superconducting circuit of the present invention.

【図3】 図2に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
における超電導光検出部の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a superconducting light detection unit in the superconducting light-single flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図4】 図2に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
の具体的構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light-single flux quantum conversion circuit shown in FIG. 2;

【図5】 図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
で光検出を行った結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a result of light detection performed by the superconducting light-single flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図6】 図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
を拡張して作製した集積回路を示す図である。
6 is a diagram showing an integrated circuit manufactured by expanding the superconducting light-single flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図7】 図6に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
で光検出を行った結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of light detection performed by the superconducting light-single flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図8】 本発明の第2の超電導回路の一実施形態であ
る超電導受光素子の構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a superconducting light receiving element which is an embodiment of the second superconducting circuit of the present invention.

【図9】 図8に示す超電導受光素子の変形例の構成を
示す図である。
9 is a diagram showing a configuration of a modification of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図10】 図8に示す超電導受光素子の他の変形例の
構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of another modified example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図11】 本発明の第2の超電導回路の他の実施形態
としての超電導受光素子の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a superconducting light receiving element as another embodiment of the second superconducting circuit of the present invention.

【図12】 図8に示す超電導受光素子の具体的構成例
を示す図である。
12 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図13】 図12に示す超電導受光素子で光信号を検
知した結果を示す図である。
13 is a diagram showing a result of detecting an optical signal by the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図14】 図11に示す超電導受光素子の具体的構成
例を示す図である。
14 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図15】 従来の超電導単一磁束量子論理回路への電
気的な入力方式を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing an electrical input method to a conventional superconducting single flux quantum logic circuit.

【図16】 従来の超電導単一磁束量子論理回路への光
による入力方式を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a conventional light input method to a superconducting single flux quantum logic circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100……超電導光−単一磁束量子変換回路 110……超電導光検出部 111……インピーダンス変調部 112……トリガパルス発生部 120……超電導単一磁束量子発生部 33……超電導電磁波伝送線路 35……受光部 37……出力端子 100 superconducting light-single magnetic flux quantum conversion circuit 110 superconducting light detecting unit 111 impedance modulating unit 112 trigger pulse generating unit 120 superconducting single magnetic flux quantum generating unit 33 superconducting electromagnetic wave transmission line 35 …… Light receiving part 37 …… Output terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−7668(JP,A) 特開 平7−15241(JP,A) 特開 平9−55626(JP,A) 特開 昭64−88318(JP,A) 特開 平7−335950(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 39/22 H01L 39/24 H01L 39/00 G01J 1/02 G01R 33/035 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-7668 (JP, A) JP-A-7-15241 (JP, A) JP-A-9-55626 (JP, A) JP-A 64-64 88318 (JP, A) JP-A-7-335950 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 39/22 H01L 39/24 H01L 39/00 G01J 1/02 G01R 33/035

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光信号が照射される超電導体膜を有し
この光信号の照射により変化する前記超電導体膜のイン
ピーダンスによりパルスを発生させる超電導光検出部
と、 前記パルスをトリガとして単一磁束量子を生成または整
形するジョセフソン素子を有する超電導単一磁束量子発
生部とを具備し、 前記光信号を前記単一磁束量子に変換することを特徴と
する超電導回路。
1. A has a superconductive film optical device signals is irradiated,
A superconducting light detecting section that generates a pulse by the impedance of the superconducting film that changes by irradiation of the optical signal, and a Josephson element that generates or shapes a single magnetic flux quantum by using the pulse as a trigger. A superconducting circuit comprising: a single flux quantum generator; and converting the optical signal into the single flux quantum.
【請求項2】 請求項1記載の超電導回路において、 さらに、一方の端部が整合終端された超電導電磁波伝送
線路を構成する超電導体膜を具備し、 前記 超電導電磁波伝送線路を構成する超電導体膜の少な
くとも1カ所以上に設けられた受光部に前記光信号が照
射され、かつ前記超電導電磁波伝送線路の他方の端部
設けられた出力端子から前記パルスが取り出されること
を特徴とする超電導回路。
2. A superconducting magnetic wave transmission according to claim 1 , wherein one end of the superconducting electromagnetic wave is matched and terminated.
Comprising a superconductor film constituting the line, the optical signal to the light receiving portion provided above at least one position of said superconducting electromagnetic wave transmission line superconductor film constituting the Tel
Isa is, and the superconducting circuit, wherein said that the pulses are taken from the output terminal provided at the other end of said superconducting electromagnetic wave transmission line.
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