JPH01125115A

JPH01125115A - 超電導回路

Info

Publication number: JPH01125115A
Application number: JP62283545A
Authority: JP
Inventors: Akio Teranishi; 寺西　昭男
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1989-05-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ジョセフソン素子を用い、フリップ・フロッ
プ回路と同様の働きをする超電導回路に関するものであ
る。

従来の技術ジョセフソン・トンネル効果を有するジョセフソン素子
は、通常、第２図に示すように電流電圧特性にヒステリ
シスを持つ。すなわち、電圧（Ｖ）がゼロで電流（Ｉ）
が流れる超電導状態と、有限な電圧を有し、電流が流れ
る電圧状態がある。超電導状態より電圧状態にするには
、ジョセフソン素子にその臨界電流（Ｉ　ｍ）より大き
な電流を流すか、またはジョセフソン素子にその臨界磁
界Ｈｍ以上の磁界を掛けることによって、容易に達成で
きる。しかし、電圧状態から超電導状態にするには、ジ
ョセフソン素子に掛ける磁界を小さくするだけではなく
、ジョセフソン素子に流れる電流も十分小さくする必要
があるにのため、従来において、ジョセフソン素子を用
いる場合、交流電源を使用する必要があった（これらの
詳細については、アイビーエムジャーナルオブリサーチ
アンドデヘロノプメント：　Ｉ　ＢＭ　　Ｊｏｕｒｎａ
ｌ　ｏｆ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍ
ｅｎｔ　、　２４巻２号（１９８０年）に述べられてい
る）。

発明が解決しようとする問題点しかし、上記従来例の構成では、交流電源駆動回路が必
要となり、構成が複雑になるという問題があった。

本発明は、従来技術の以上のような問題点を解決するも
ので、交流電源を必要とせず、構成が簡単で、フリップ
・７０ツブ回路と同様の働きを高速で行なうことができ
るようにした超電導回路を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段本発明は上記目的を達成するため、一方の端子が接地さ
れた定電流源と、この定電流源の他方の端子に接続され
た第１および第２のジョセフソン素子と、上記第１のジ
ョセフソン素子の他方の端子を第１の入出力端子とし、
この第１の入出力端子から上記第２のジョセフソン素子
の近傍を通る第１の線と、この第１の線と接地との間に
接続された第１の抵抗と、上記第２のジョセフソン素子
の他方の端子を第２の入出力端子とし、この第２の入出
力端子から上記第１のジョセフソン素子の近傍を通る第
２の線と、この第２の線と接地との間に接続された第２
の抵抗と、上記定電流源と並列に置かれた第３の抵抗と
を備えたものである。

作用本発明は、上記構成により次のような作用を有する。

すなわち、第１の入出力端子よりパルス状の電流を流す
と、第２のジョセフソン素子はそれ以前の状態にかかわ
らず、第１の線に流れる電流による磁界により電圧状態
になる。このため、第２の入出力端子の電圧は、はとん
ど０ボルトになり、第１のジョセフソン素子の近傍に流
れる電流もほとんど０となり、第１のジョセフソン素子
に鎖交する磁界は、はとんど０となる。また、電流源か
らの電流は、これと並列に接続されている抵抗により、
第１のジョセフソン素子では臨界電流以下となり、第１
のジョセフソン素子は超電導状態となり、安定する。第
２の入出力端子にパルス状の電流を流した場合も同様で
、この場合には、第１のジョセフソン素子が電圧状態、
第２のジョセフソン素子が超電導状態で安定する。すな
わち、これは、ディジタル回路でよく知られたフリップ
・フロップ回路と同様の働きをする。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は本発明の一実施例における超電導回路を
示す構成図である。

第１図において、１は回路に電源を供給する直流定電流
源で、一方の端子が接地されでいる。２と３は直流定電
流源１の他方の端子に接続された第１と第２のジョセフ
ソン素子、４は第１のジョセフソン素子２の他方の端子
を第１の入出力端子６とし、この第１の入出力端子６か
ら第２のジョセフソン素子３の近傍を通り、これに流れ
る電流により発生する磁束が第２のジョセフソン素子３
と鎖交する第１の線、６は第１の線４と接地との間に接
続された第１の抵抗、７は第２のジョセフソン素子３の
他方の端子を第２の入出力端子８とし、この第２の入出
力端子８から第１のジョセフソン素子２の近傍を通り、
これに流れる電流により発生する磁束が第１のジョセフ
ソン素子２と鎖交する第２の線、９は第２の線７と接地
との間に接続された抵抗、１ｏは直流定電流源１と並列
に接続され、第１と第２のジョセフソン素子２と３が共
に電圧状態にならないようにするための第３の抵抗であ
る。

次に上記実施例の動作について説明する。

まず、第１および第２のジョセフソン素子２および３が
共に電圧状態とすると、これら第１および第２のジョセ
フソン素子２および３の抵抗値は、有限な大きさ几２ｖ
およびＲｚｖを持つ、第１の抵抗６の抵抗値をＲ６、第
２の抵抗９の抵抗値をＲ９とし、Ｒｚｖ＞＞Ｒｓ、Ｒ３
Ｖ　＞　＞　Ｒ９とすると、第１および第２の線４およ
び７にはほとんど電流が流れず、従って、第１および第
２のジョセフソン素子２および３に鎖交する磁束は、は
とんど発生しない。また第３の抵抗１ｏの抵抗値をＲＩ
Ｏとしたとき、ＲＩＯ＜＜Ｒ２Ｖ、Ｒｔｏ＜＜Ｒｚｖと
すると、定電流源１からの電流は第３の抵抗１ｏに流れ
、第１および第２のジョセフソン素子２および３にはほ
とんど流れない。従って、この場合には、第２図に示し
たように少なくとも一方のジョセフソン素子２、若しく
は３は超電導状態に移ることになり、両方のジョセフソ
ン素子２．３が共に電圧状態で安定ということはない。

次に両方のジョセフソン素子２．３が共に超電導状態で
あるとすると、第１および第２の線４および７に電流が
流れ、それぞれ第２および第１のジョセフソン素子３お
よび２の近傍に磁束を作り、このため共に電圧状態にな
ることになり、この場合も安定に共に超電導状態ではあ
りえない。次に、例えば、第１のジョセフソン素子２が
超電導状態で、第２のジョセフソン素子３が電圧状態の
場合には、第１の線４に電流が流れ、第２のジョセフソ
ン素子３は超電導状態にはなり得ない。従って、第２の
線７には電流がほとんど流れず、第１のジョセフソン素
子２は安定に超電導状態である。第１のジョセフソン素
子２が電圧状態で、第２のジョセフソン素子３が超電導
状態の場合も、同様に安定である。すなわち、どちらか
一方のジョセフソン素子２、若しくは３が超電導状態で
、他方のジョセフソン素子３、若しくは２が電圧状態の
場合のみ安定となる。

今、第１のジョセフソン素子２が超電導状態で、第２の
ジョセフソン素子３が電圧状態にあるとして、第１の入
出力端子６よりパルス状の電流を印加したとしても、第
１のジョセフソン素子２に流れる電流を減少させるだけ
であり、また第１の線４に流れる電流を増加させること
になり、第１および第２のジョセフソン素子２および３
の状態に何ら変化は起きない。しかし、第２の入出力端
子８にパルス状の電流を流し、第１のジョセフソン素子
２が超電導状態から電圧状態に変化するに十分な電流が
第２の線７に流れるようにすると、第１のジョセフソン
素子２は電圧状態になり、同時に第１の線４に流れる電
流は小さくなる。この状態では、まだ第２の線７には電
流が流れており、第１のジョセフソン素子２は超電導状
態にはなり得ない。従って、前述のように両方のジョセ
フソン素子２．３が電圧状態であるのは不安であるため
、第２のジョセフソン素子３が超電導状態になる。すな
わち、この場合は、両ジョセフソン素子２．３の状態が
共に変化したことになり、入力の電流パルスがなくなっ
ても安定である。すなわち、ディジタル回路でよく知ら
れたフリップ・フロップ回路と同等の動作を行なうこと
ができる。しかもジョセフソン素子２．３を用いること
により状態変化が早いため、高速動作を行なうことがで
き　。

る。

このように本実施例によれば、第１のジョセフソン素子
２と第１の抵抗６を結ぶ第１の線４が第２のジョセフソ
ン素子３の近傍を通り、また第２のジョセフソン素子３
と第２の抵抗９を結ぶ第２の線７が第１のジョセフソン
素子２の近、傍を通るようにし、かつ第３の抵抗１０を
定電流源１と並列に入れることにまり、電源を交流化す
ることなく、簡単な構成で高速にフリップ・７０ツブ回
路と同様の動作を行なう超電導回路を実現することがで
きる。

発明の効果以上述べたように本発明（よれば、２つのジョセフソン
素子と各々の負荷抵抗に接続する線を処方のジョセフソ
ン素子の近傍を通るようにし、定電流源と並列に抵抗を
入れることにより、電源を交流化することなく、−簡単
な構成で、高速にフリップ・フロップ回路と同様の動作
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における超電導回路を示す構
成図、第２゛図はジョセフソン素子の電圧電流特性の説
明図である・１・・・定電流源、２・・・第１のジョセフソン素子、
３・・・第２のジョセフソン素子、４・・・第１の線、
５・・・第１の入出力端子、６・・・第１の抵抗、７・
・・第２の線、８・・・第２の入出力端子、９・・・第
２の抵抗、１０・・・第３の抵抗。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｈ勺図 ζｑ妊

Claims

【特許請求の範囲】

　一方の端子が接地された定電流源と、この定電流源の
他方の端子に接続された第１および第２のジョセフソン
素子と、上記第１のジョセフソン素子の他方の端子を第
１の入出力端子とし、この第１の入出力端子から上記第
２のジョセフソン素子の近傍を通る第１の線と、この第
１の線と接地との間に接続された第１の抵抗と、上記第
２のジョセフソン素子と他方の端子を第２の入出力端子
とし、この第２の入出力端子から上記第１のジョセフソ
ン素子の近傍を通る第２の線と、この第２の線と接地と
の間に接続された第２の抵抗と、上記定電流源と並列に
接続された第３の抵抗とを備えたことを特徴とする超電
導回路。