JP3206192B2 - Ｓｑｕｉｄ磁束計 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄ磁束計Info
- Publication number
- JP3206192B2 JP3206192B2 JP05342793A JP5342793A JP3206192B2 JP 3206192 B2 JP3206192 B2 JP 3206192B2 JP 05342793 A JP05342793 A JP 05342793A JP 5342793 A JP5342793 A JP 5342793A JP 3206192 B2 JP3206192 B2 JP 3206192B2
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- Japan
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- superconducting
- superconducting loop
- squid magnetometer
- squid
- noise
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＳＱＵＩＤ磁束計に関
し、さらに詳細にいえば、対となるジョセフソン接合が
設けられてなる超伝導ループを主要部とするＳＱＵＩＤ
磁束計に関する。
し、さらに詳細にいえば、対となるジョセフソン接合が
設けられてなる超伝導ループを主要部とするＳＱＵＩＤ
磁束計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から磁束を高感度に計測するために
ＳＱＵＩＤ磁束計が提案され、各種の磁束計測分野で実
用化の試みがなされている。ＳＱＵＩＤ磁束計は、超伝
導ループに１つのジョセフソン接合を設けてなるｒｆ−
ＳＱＵＩＤを主要部とするものと超伝導ループに１対の
ジョセフソン接合を設けてなるｄｃ−ＳＱＵＩＤを主要
部とするものに大別される。そして、近年の薄膜製造技
術の進歩に伴なって、簡単に特性が揃った１対のジョセ
フソン接合を得ることができるようになってきたので、
原理的に高感度化が可能なｄｃ−ＳＱＵＩＤが採用され
ることが多くなっている。
ＳＱＵＩＤ磁束計が提案され、各種の磁束計測分野で実
用化の試みがなされている。ＳＱＵＩＤ磁束計は、超伝
導ループに１つのジョセフソン接合を設けてなるｒｆ−
ＳＱＵＩＤを主要部とするものと超伝導ループに１対の
ジョセフソン接合を設けてなるｄｃ−ＳＱＵＩＤを主要
部とするものに大別される。そして、近年の薄膜製造技
術の進歩に伴なって、簡単に特性が揃った１対のジョセ
フソン接合を得ることができるようになってきたので、
原理的に高感度化が可能なｄｃ−ＳＱＵＩＤが採用され
ることが多くなっている。
【０００３】また、ｄｃ−ＳＱＵＩＤも、入力磁束に対
する出力信号を大きくすることが強く要望されており、
この要望を満足させるために、超伝導ループに設けられ
るジョセフソン接合の対数を増加させることが提案され
ている。さらに、大きな自己インダクタンスを有するピ
ックアップコイルで検出された外部磁束を超伝導ループ
に効率よく導くために、超伝導ループを大きくするこ
と、インプットコイルの巻数を増加させることが提案さ
れている。そして、これらの提案をＳＱＵＩＤ磁束計に
おいて具体化することにより、出力の増大、磁束伝達効
率の向上を達成できる。
する出力信号を大きくすることが強く要望されており、
この要望を満足させるために、超伝導ループに設けられ
るジョセフソン接合の対数を増加させることが提案され
ている。さらに、大きな自己インダクタンスを有するピ
ックアップコイルで検出された外部磁束を超伝導ループ
に効率よく導くために、超伝導ループを大きくするこ
と、インプットコイルの巻数を増加させることが提案さ
れている。そして、これらの提案をＳＱＵＩＤ磁束計に
おいて具体化することにより、出力の増大、磁束伝達効
率の向上を達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、超伝導ループ
を大きくすれば、ＳＱＵＩＤの自己インダクタンスが増
大し、素子の感度低下を招くことになってしまうという
不都合がある。また、超伝導ループを大きくすることに
伴なって、外部雑音の影響を受け易くなってしまうとい
う不都合もある。さらに、インプットコイルの巻数を増
加させると、インピーダンスが大きくなるので、ＳＱＵ
ＩＤの共振を発生させる可能性が高くなり、共振が発生
すると、素子雑音となるので、全体として素子の雑音が
増加してしまうことになるという不都合もある。
を大きくすれば、ＳＱＵＩＤの自己インダクタンスが増
大し、素子の感度低下を招くことになってしまうという
不都合がある。また、超伝導ループを大きくすることに
伴なって、外部雑音の影響を受け易くなってしまうとい
う不都合もある。さらに、インプットコイルの巻数を増
加させると、インピーダンスが大きくなるので、ＳＱＵ
ＩＤの共振を発生させる可能性が高くなり、共振が発生
すると、素子雑音となるので、全体として素子の雑音が
増加してしまうことになるという不都合もある。
【０００５】即ち、出力の増大、磁束伝達効率の向上を
達成しようとすれば、素子の感度低下を招き、外部雑音
の影響を受け易くなり、共振に起因して雑音が増加する
という不都合を生じてしまうことになり、ＳＱＵＩＤ磁
束計全体として所期の目的を達成することができないの
である。
達成しようとすれば、素子の感度低下を招き、外部雑音
の影響を受け易くなり、共振に起因して雑音が増加する
という不都合を生じてしまうことになり、ＳＱＵＩＤ磁
束計全体として所期の目的を達成することができないの
である。
【０００６】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、素子の感度低下、雑音の増加、外部雑音
の影響を大幅に抑制して、大出力化、高感度化を達成で
きるＳＱＵＩＤ磁束計を提供することを目的としてい
る。
たものであり、素子の感度低下、雑音の増加、外部雑音
の影響を大幅に抑制して、大出力化、高感度化を達成で
きるＳＱＵＩＤ磁束計を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のＳＱＵＩＤ磁
束計は、１対のジョセフソン接合が設けられてなる超伝
導ループを、順次逆側のジョセフソン接合が直列接続さ
れる状態で複数個直列接続し、直列接続されてなる複数
個の超伝導ループからなる超伝導ループ群を複数個互い
に並列接続してなる。
束計は、１対のジョセフソン接合が設けられてなる超伝
導ループを、順次逆側のジョセフソン接合が直列接続さ
れる状態で複数個直列接続し、直列接続されてなる複数
個の超伝導ループからなる超伝導ループ群を複数個互い
に並列接続してなる。
【０００８】
【０００９】
【作用】請求項１のＳＱＵＩＤ磁束計であれば、１対の
ジョセフソン接合が設けられてなる超伝導ループを、順
次逆側のジョセフソン接合が直列接続される状態で複数
個直列接続し、直列接続されてなる複数個の超伝導ルー
プからなる超伝導ループ群を複数個互いに並列接続して
なるのであるから、磁束に対する出力を大きくできると
ともに、自己インダクタンスを低減して感度低下を防止
でき、しかも、各超伝導ループ群における各対のジョセ
フソン接合が順次逆側に接続されているのであるから、
外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ同士でキャ
ンセルして、外部磁場ノイズの影響を受けない高感度の
ＳＱＵＩＤ磁束計を得ることができる。
ジョセフソン接合が設けられてなる超伝導ループを、順
次逆側のジョセフソン接合が直列接続される状態で複数
個直列接続し、直列接続されてなる複数個の超伝導ルー
プからなる超伝導ループ群を複数個互いに並列接続して
なるのであるから、磁束に対する出力を大きくできると
ともに、自己インダクタンスを低減して感度低下を防止
でき、しかも、各超伝導ループ群における各対のジョセ
フソン接合が順次逆側に接続されているのであるから、
外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ同士でキャ
ンセルして、外部磁場ノイズの影響を受けない高感度の
ＳＱＵＩＤ磁束計を得ることができる。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【実施例】図１はこの発明のＳＱＵＩＤ磁束計の一実施
例の要部を示す概略図であり、１対のジョセフソン接合
１２を有する超伝導ループ１１を複数個直列接続して超
伝導ループ群１０を形成しているとともに、複数の超伝
導ループ群１０を互いに並列接続している。また、各超
伝導ループ群１０を構成する複数個の超伝導ループ１１
の接続は、ジョセフソン接合１２が順次逆側に接続され
るようにしてある。さらに、各超伝導ループ１１毎にイ
ンプットコイル１３およびフィードバックコイル１４が
配置されており、しかも、超伝導ループ群１０に属する
超伝導ループ１１に対応するインプットコイル１３およ
びフィードバックコイル１４は、ジョセフソン接合１２
が順次逆側に接続されていることに対応して、順次巻線
方向が逆向きに設定されている。
例の要部を示す概略図であり、１対のジョセフソン接合
１２を有する超伝導ループ１１を複数個直列接続して超
伝導ループ群１０を形成しているとともに、複数の超伝
導ループ群１０を互いに並列接続している。また、各超
伝導ループ群１０を構成する複数個の超伝導ループ１１
の接続は、ジョセフソン接合１２が順次逆側に接続され
るようにしてある。さらに、各超伝導ループ１１毎にイ
ンプットコイル１３およびフィードバックコイル１４が
配置されており、しかも、超伝導ループ群１０に属する
超伝導ループ１１に対応するインプットコイル１３およ
びフィードバックコイル１４は、ジョセフソン接合１２
が順次逆側に接続されていることに対応して、順次巻線
方向が逆向きに設定されている。
【００１３】尚、超伝導ループ１１、ジョセフソン接合
１２、インプットコイル１３およびフィードバックコイ
ル１４の作用は従来公知のＳＱＵＩＤ磁束計に用いられ
ているものと同様の作用を達成するものであるから、詳
細な説明は省略する。上記の構成のＳＱＵＩＤ磁束計の
作用は次のとおりである。各超伝導ループ１１における
作用は従来のＳＱＵＩＤ磁束計の超伝導ループと同様で
あるが、各超伝導ループ群１０において複数の超伝導ル
ープ１１が直列接続されているのであるから、各超伝導
ループ群１０における出力を、直列接続された超伝導ル
ープ１１の数に比例して増加させることができる。この
結果、増幅器に要求される増幅率を小さくできることに
なり、信号処理系の設計が容易になる。そして、複数の
超伝導ループ群１０が互に並列接続されているのである
から、自己インダクタンスを低減して素子の感度低下を
防止できる。また、各超伝導ループ群１０において各対
のジョセフソン接合１２が順次逆側に接続されているの
であるから、全ての超伝導ループ１１に対して均等に作
用する外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ１１
間でキャンセルでき、外部磁場ノイズの影響を受けない
高感度な磁束計測を達成できる。
１２、インプットコイル１３およびフィードバックコイ
ル１４の作用は従来公知のＳＱＵＩＤ磁束計に用いられ
ているものと同様の作用を達成するものであるから、詳
細な説明は省略する。上記の構成のＳＱＵＩＤ磁束計の
作用は次のとおりである。各超伝導ループ１１における
作用は従来のＳＱＵＩＤ磁束計の超伝導ループと同様で
あるが、各超伝導ループ群１０において複数の超伝導ル
ープ１１が直列接続されているのであるから、各超伝導
ループ群１０における出力を、直列接続された超伝導ル
ープ１１の数に比例して増加させることができる。この
結果、増幅器に要求される増幅率を小さくできることに
なり、信号処理系の設計が容易になる。そして、複数の
超伝導ループ群１０が互に並列接続されているのである
から、自己インダクタンスを低減して素子の感度低下を
防止できる。また、各超伝導ループ群１０において各対
のジョセフソン接合１２が順次逆側に接続されているの
であるから、全ての超伝導ループ１１に対して均等に作
用する外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ１１
間でキャンセルでき、外部磁場ノイズの影響を受けない
高感度な磁束計測を達成できる。
【００１４】尚、以上の説明から明らかなように、各超
伝導ループ群１０を構成する超伝導ループ１１の数は偶
数であることが好ましいが、奇数であっても、増加した
出力に対する外部磁場ノイズの割合を大幅に低減できる
ので、かなりの高感度化を達成できる。
伝導ループ群１０を構成する超伝導ループ１１の数は偶
数であることが好ましいが、奇数であっても、増加した
出力に対する外部磁場ノイズの割合を大幅に低減できる
ので、かなりの高感度化を達成できる。
【００１５】
【００１６】
【発明の効果】請求項１の発明は、磁束に対する出力を
大きくできるとともに、自己インダクタンスを低減して
感度低下を防止でき、しかも、各超伝導ループ群におけ
る各対のジョセフソン接合を順次逆側に接続することに
より、外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ同士
でキャンセルして、外部磁場ノイズの影響を受けない高
感度のＳＱＵＩＤ磁束計を得ることができるという特有
の効果を奏する。
大きくできるとともに、自己インダクタンスを低減して
感度低下を防止でき、しかも、各超伝導ループ群におけ
る各対のジョセフソン接合を順次逆側に接続することに
より、外部磁場ノイズの影響を隣合う超伝導ループ同士
でキャンセルして、外部磁場ノイズの影響を受けない高
感度のＳＱＵＩＤ磁束計を得ることができるという特有
の効果を奏する。
【図１】この発明のＳＱＵＩＤ磁束計の一実施例の要部
を示す概略図である。
を示す概略図である。
１０ 超伝導ループ群 １１ 超伝導ループ １２ ジョセフソン接合
Claims (1)
- 【請求項１】１対のジョセフソン接合（１２）が設けら
れてなる超伝導ループ（１１）を、順次逆側のジョセフ
ソン接合（１２）が直列接続される状態で複数個直列接
続し、直列接続されてなる複数個の超伝導ループ（１
１）からなる超伝導ループ群（１０）を複数個互に並列
接続してなることを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05342793A JP3206192B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05342793A JP3206192B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265612A JPH06265612A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3206192B2 true JP3206192B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=12942546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05342793A Expired - Lifetime JP3206192B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206192B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9948254B2 (en) | 2014-02-21 | 2018-04-17 | Yale University | Wireless Josephson bifurcation amplifier |
| CN107251250A (zh) * | 2015-02-27 | 2017-10-13 | 耶鲁大学 | 制造量子放大器的技术及相关系统和方法 |
| CN107683527A (zh) | 2015-04-17 | 2018-02-09 | 耶鲁大学 | 无线约瑟夫逊参数转换器 |
| KR20180104005A (ko) | 2016-01-15 | 2018-09-19 | 예일 유니버시티 | 2-큐비트 양자 상태의 조작을 위한 기술 및 관련 시스템 및 방법 |
| US11737376B2 (en) | 2017-12-11 | 2023-08-22 | Yale University | Superconducting nonlinear asymmetric inductive element and related systems and methods |
| JP7290660B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2023-06-13 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション | 超伝導量子干渉装置 |
| US11139424B2 (en) * | 2018-10-22 | 2021-10-05 | International Business Machines Corporation | High-saturation power Josephson ring modulators |
| CA3125986A1 (en) | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Yale University | Josephson nonlinear circuit |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP05342793A patent/JP3206192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06265612A (ja) | 1994-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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