JPH027583A

JPH027583A - 磁束量子素子

Info

Publication number: JPH027583A
Application number: JP63158411A
Authority: JP
Inventors: Kimihisa Aihara; 公久相原; Kazunori Miyahara; 一紀宮原; Koji Takaragawa; 宝川　幸司
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1990-01-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、長いジョセフソン接合、即ちジョセフソン線
路中に存在する磁束量子（ジョセフソンポルテックス、
フラクソンと呼ばれる）を利用して例えば神経回路網を
構成する機能素子等として用いることのできる磁束吊子
素子にｒｊＡ″ｇるものである。

（従来の技術）神経回路網を模したニューラルネットワークを構成し、
特に学習機能を持った回路を構成しようとＪる場合、信
号の伝搬によりニューロン間の結合強度が変化する機能
素子の実現が不可欠ｒある。

従来のこの種の学習可能なニューロン素子としては、例
えば、ニューロン本体をＣＯＤで構成し、その電荷量を
ニューロン出力として他のニューロンへ伝え、ニューロ
ン間の結合強度は第１１図に示すようにＭＮＯＳトラン
ジスタのチャネル抵抗の値（この抵抗は浮遊ゲートの電
荷量できまる）で表わすようにした素子（”ＣＣＤ５　
　ＭＮＯ８Ｔｅａｍｔｏ　　Ｂｕｉｌｄ　　Ｎｅｕｒａ
ｌ　　Ｎｅｔ　　Ｍｏｄｅｌｓｏｎ　　ｃｈｉｐ”、　
Ｅ　Ｉｅｃｔｒｉｃ　　Ｅ　ｎｇｉｎｅｅｒｉｎａ　　
Ｔｍｅｓ、　Ｓｅｐ、　８．１９８６＞がある。しかし
、このニューロン素子では、生体の神経系で情報担体と
なっているソリトン性のパルスを利用してニューロン間
の結合強度の変化を実現させることはできなかった。

（発明が解決しようとする課題）神経回路網を模したニューラルネットワークを構成し、
特に学習機能を持った回路等を構成しようとする場合、
信号の伝搬によりニューロン間の結合強度が変化する機
能素子が求められる。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、ソリトン
性を有するジョセフソン線路中の磁束量子を情報担体と
し、信号の伝搬によりニューロン間の結合強度が変化す
るような素子を実現することのできる磁束吊子素子を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するだめの手段）上記課題を解決するために、第１の発明は、それぞれ超
伝導体からなる上部電極及び下部電極の間にトンネルバ
リアを挟んだ構造を有するとともに磁束量子の入力端及
び出力端を備えた第１のジョセフソン線路、第２のジョ
セフソン線路及び第３のジョセフソン線路を用いて構成
した磁束吊子素子であつ（、前記第１のジョセフソン線
路の出力端の上部電極と第２のジョセフソン線路の入力
端の上部電極とを抵抗体で接続し、前記第１のジョセフ
ソン線路の出力端の上部電極と第３のジョセフソン線路
の入力端の上部電極とを超伝導体で接続し、前記第３の
ジョセフソン線路における任意箇所に磁束量子を停止・
保持させる磁束母子停止部を設けるとともに該磁束量子
停止部を前記第２のジョセフソン線路の入力端の上部電
極に磁気的に結合し、前記磁束母子停止部の出り］端側
に補助バイアス電流供給線を設けてなることを要旨とす
る。

また、第２の発明は、それぞれ超伝導体からなる上部電
極及び下部電極の間にトンネルバリアを挟んだ構造を有
するとともに磁束量子の入力端及び出力端を備えた第１
のジョセフソン線路、第２のジョセフソン線路、第３の
ジョセフソン線路及び第４のジョセフソン線路を用いて
構成した磁束量子素子であって、前記第１のジョセフソ
ン線路の出力端の上部電極と第２のジョセフソン線路の
入力端の上部電極とを第１の抵抗体で接続し、前記第１
のジョセフソン線路の出力端の上部電極と第３のジョセ
フソン線路の入力端の上部電極とを第１の超伝導体で接
続し、前記第３のジョセフソン線路の出力端の上部電極
とジョセフソン接合の上部電極とを第２の抵抗体で接続
し、前記ジョセフソン接合の上部電極と前記第４のジョ
セフソン線路の入力端の上部電極とを磁束量子停止部を
構成する第２の超伝導体で接続し、該磁束量子停止部を
前記第２のジョセフソン線路の入力端の上部電極に磁気
的に結合し、前記第４のジョセフソン線路の入力端に補
助バイアス電流供給線を設けてなることを要旨とする。

（作用）上記構成において、第１の発明では、第１のジョセフソ
ン線路に入力１６磁束Ａ子の傾度が高いほど第１のジョ
セフソン線路と第２のジョセフソン線路との結合が強ま
り、且つ第１のジョセフソン線路への磁束吊子の入力頻
疫が低下するとその結合が再び弱まる。即ち、磁束量子
停止部に保持される磁束吊子の数により第１のジョセフ
ソン線路から第２のジョセフソン線路へ磁束量子が伝搬
するときの閾値が変化するというゲートが大川される。

また、第２の発明では、上記第１の発明の作用に加えて
、さらに、第１のジョセフソン線路から磁束量子停止部
に保持できない程度の多数の磁束量子が伝搬してきたと
ぎに、第２の抵抗体から余分の磁束量子が放出されて、
第１のジョセフソン線路から第２のジョセフソン線路へ
磁束量子が伝搬づるときの閾値が適切に調整される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実
施例に係る磁束Ｍ子素子は、複数個のジョセフソン線路
を用いて構成されている。

ここで、ジョセフソン線路には、分布定数形ジョセフソ
ン線路と集中定数形ジョセフソン線路との２種があり、
まず分布定数形ジョセフソン線路は、第１図中の第１の
ジョセフソン線路１０を例にとって説明すると、超伝導
体からなる上部電極１０１及び下部電極１０２の間に、
極めて薄い絶縁層からなるトンネルバリア１０３が挟ま
れた構造のジョセフソン接合が、一方向のみに長く形成
されて構成されている。一方、集中定数形ジョセフソン
線路は、第９図に示すように上記の分布定数形ジョセフ
ソン線路と同様のｇＩ層構造を第１の積層構造部１１と
したとき、この第１の積層構造部１１のほかに、超伝導
体からなる上部電極５０１及び下部電極５０２の間にト
ンネル電流が流れ得ないような膜厚の絶縁層が挟まれた
第２の積層構造部１２を有しており、このような第１の
積層構造部１１及び第２の積層構造部１２が交互に連結
され、第１の積層構造部１１の長さをジョセフソン侵入
距離λｊよりも小さく形成したものである。つまりジョ
セフソン接合の上部電極同士、下部電極同士を超伝導体
（インダクタンス）で接続することにより線路を構成し
たものである。

以下の各実施例におけるジョセフソン線路には、上述の
分布定数形ジョセフソン線路又は集中定数形ジョセフソ
ン線路の何れも適用することができるが、以下の各実施
例では、分布定数形ジョセフソン線路を第１図中の第１
のジョセフソン線路１０を例にとって説明したように、
分布定数形ジョセフソン線路が適用されている。

第１図ないし第３図を用いて第１実施例から説明りる。

まず、磁束吊子素子の構成から説明すると、第１図中、
１０は第１のジョセフソン線路、２０は第２のジョセフ
ソン線路、３０は線路中任意の箇所に磁束ｍｌ子停止部
３が設けられた第３のジョセフソン線路である。なお、
線路中への磁束ω１停止部３の溝成例は後述する。そし
て、第１のジョセフソン線路１０の出力Ｅ　１０　ｂの
上部（Ｈｉｍｌｏｌと第２のジョセフソン線路２０の入
力端２０ａの上部電極２０１とが抵抗体１で接続され、
第１のジョセフソン線路１０の出力端１０ｂの上部電極
１０１と第３のジョセフソン線路３０の入力端３０ａの
上部電極３０１とが超伝導体（インダクタンス）で接続
されている。上記第３のジョセフソン線路３０中に構成
した磁束ｍ１停止部３はｎ個の磁束量子を停止・保持で
きる構造を有しており、この磁束量子停止部３を構成す
る超伝導体と第２のジョセフソン線路２０の入力ＧＨ２
０ａの上部電極２０１とは磁気的に結合Ｍされている。

この磁気的結合Ｍにより、第２のジョセフソン線路２０
の入力端２０ａには磁束量子停止部３に保持されている
磁束量子の数に比例した誘導電流が供給されるようにな
っている。また、磁束ｍ１停止部３の出力端側には補助
バイアス電流供給線４が設けられており、この補助バイ
アス電流供給線４に定期的にパルス電流を供給すること
により磁束量子停止部３の磁束母子の数を定期的に同一
数減少させることができる構造となっている。

次に、第２図に示す等価回路及び第３図に示す各部の信
号等のタイミングチャートを用いて、上述のように構成
された磁束量子素子の作用を説明する。

第２図の等価回路で磁束ｍ子に伴う周回電流のうち第１
のジョセフソン線路１０から第２のジョセフソン線路２
０へ向って分流する電流を１ｃｒＳＴｊＳ３のジョセフ
ソン線路３０中の磁束ω１停止部３に保持された磁束ω
子５により第２のジョセフソン線路２０に誘導される電
流のうち、その第２のジョセフソン線路２０の入力’６
Ａ　２０　ａからλｊ（ジョセフソン侵入距離）の範囲
の接合に供給される電流をｌａ１第２のジョセフソン線
路２０の入力端２０ａからλｊの範囲の接合の臨界電流
値１ｊを、Ｉ　Ｊ　＝　ＬＪ　Ｏ・λｊ−ＷここでＪｏ　：単位面積当りの電流密度、Ｗ：接合幅と
づると、下記の（１）式の条件を満足するとぎに第１の
ジョセフソン線路１０から伝搬してきた磁束行１子は第
２のジョセフソン線路２０に侵入することができる。

Ｉｃ１ｒ＋Ｉａ＋Ｉｄ＞Ｉｊ　　　　　　・・（＋）本
構造の磁束量子素子においては、第１のジョセフソン線
路１０から伝搬してぎた最初の磁束量子は、１ａ＝０の
ため上記（１）式の条件を満足しない。したがって第２
のジョセフソン線路２０には侵入できず、第３のジョセ
フソン線路３０にのみ伝搬して磁束量子停止部３に停止
保持される。磁束量子停止部３に「ｎ個（ただしｍ　＜
　ｎ　）の磁束量子が保持されると停止磁束Ｅｌ子５に
伴う周回電流６により第２図に示すように第２のジョセ
フソン線路２０の入力端２０ａに誘導電流１ａが供給さ
れ上記（１）式を満足して、第１のジョセフソン線路１
０から伝搬してぎた磁束量子が第２のジョセフソン線路
２０に侵入できるようになる。つまり、見かけ上第２の
ジョセフソン線路２０の入力端２０ａの臨界電流値（第
２のジョセフソン線路２０に磁束量子が侵入Ｊるときの
閾値）が低下したように見え、停由磁束化子５の数が増
加し第２のジョセフソン線路２０の入力端２０ａの誘導
電流１ａが大きくなると第１のジ三】ヒフソン線路１０
中を伝搬しできた磁束Ｈ４子が節２のジョセフソン線路
２０に侵入できるようになる。

一方、第３図に示すように、−時的に多数の磁束ｍ子が
第１のジョセフソン線路１０より伝搬し第２のジョセフ
ソン線路２０に磁束量子が侵入できるようなっても、そ
の後、第１のジョセフソン線路１０から磁束ｍ子が伝搬
しなくなると磁束ｍ１停止部３に定期的に補助バイアス
電流が供給されることにより保持されている磁束量子の
数が減少し、再び第２のジョセフソン線路２０には磁束
化子が侵入できない状態となる、つまり、この磁束量子素子に入力される磁束は子の数が
増えれば第１のジョセフソン線路１０から第２のジョセ
フソン線路２０へ伝′ＩＯするときの閾値が低下して伝
搬しやすくなり、入力される磁束量子の数が減ると閾値
が高くなって伝搬しにくくなるという自己増殖自己衰退
を行なう回路を実現づることができる。そして、このよ
うな機能を持った本磁束Ｍ子素子をシナプスに用い、ジ
ョセフソン線路を軸索として使用することにより疑似神
経回路網を構成することができる。

次いで１第４図及び第５図には、この発明の第２実施例
を示す。

なお、第４図、第５図及び後述の第３、第４実施例を示
す図において、前記第１図及び第２図における部材及び
部位等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以
って示し、重複した説明を省略する。

この実施例は、第１〜第３のジョセフソン線路１０．２
０．３０を用いて構成した点は、前記第１実施例のもの
と同様であるが、第３のジョセフソン線路３０の磁束Ｒ
１子子停部３を構成する超伝導体が、第１のジョセフソ
ン線路１０の出力端１０ｂ付近の上部電極１０１に磁気
的に結合Ｍされ−でいる点が前記第１実施例のものと異
なっている。この磁気的結合Ｍにより、第１のジョセフ
ソン線路１０の終端には、磁束量子停止部３に保持され
ている磁束ｍ子の数に比例した誘導電流が供給されるよ
うになっている。

次に、第５図に示す等価回路を用いて、上述のように構
成された磁束吊子素子の作用を説明する。

第５図の等価回路で磁束量子の伝搬に伴い第１のジョセ
フソン線路１０から第２のジョセフソン線路２０に向か
って分流する電流を１ｃｉｒ、第２のジョセフソン線路
２０の入力端２０ａからλｊの範囲の接合に供給される
バイアス電流をＩｂ。

第２のジョセフソン線路２０の入力Ｅ２０ａからλｊの
範囲の接合の臨界電流値をＩｊとすると、下記の（２）
式の条件を満足するとぎに第１のジョセフソン線路１０
から伝搬してきた磁束ｍ子は第２のジョセフソン線路２
０に侵入することができる。

ｌｃ　ｉ　ｒ十ｌ　ｂ＞　ｌ　ｊ　　　　　　　　・（
２）ここで、ＩＣｉ　ｒ＝Ｖ／ＲＣＤ　（Ｖ：線路１０
の終端の電圧、Ｒｃｐ：線路１０と線路２０間の抵抗体
１の抵抗値）である。また、Ｖ＝ｄφ／ｄｔ（φ：Ｉ４
！束）であり、第１のジョセフソン線路１０のｎ喘にお
ける磁束の変化ｌｄφ／ｄｔは、その接合を通過する磁
束ｍ子の伝搬速度が大きいほど大きくなり、その磁束ω
子の伝搬速度は接合に供給されるバイアス電流に比例し
て増大する。

さらに第１のジョセフソン線路１０の出力端１０ｂから
λｊの範囲の接合におけるバイアス電流は、磁束は１停
止部３に磁束１子５が保持されているとぎ、その誘導電
流のためｌａだけ増加する。したがって、磁束量子停止
部３に磁束Ｍ子５が保持されているときは、第１のジョ
セフソン線路１０の出力端１０ａからλｊの範囲の接合
のバイアス電流はｌ　ｂ＋　ｌ　ａとなり、その分だけ
磁束量子の伝搬速度が速くなり、ｄφ／ｄｔが増加して
Ｖが増大し、１ｃｉｒが大ぎくなる。その結果、前記（
２）式を満足するようになり、第１のジョセフソン線路
１０から伝搬してきた磁束ｍ子が第２のジョセフソン線
路２０に侵入できるようになる。

その他の作用効果は、前記第１実施例のものとほぼ同様
である。

第６図には、この発明の第３実施例を示ず。この実施例
は、第１〜第４のジョセフソン線路１０１２０．３０．
４０を用いて構成され、また、第３のジョセフソン線路
３０中には、磁束量子停止部は構成されていない。そし
て、第１のジョセフソン線路１０の出力端１０ｂの上部
電極１０１と第２のジョセフソン線路２０の入力端２０
ａの上部電極２０１とが第１の抵抗体１で接続され、第
１のジョセフソン線路１０の出力端１０ｂの上部電極１
０１と第３のジョセフソン線路３０の入力端３０ａの上
部電極３０１とが第１の超伝導体（インダクタンス）２
で接続されている。また、第３のジョセフソン線路３０
の出力端３０ｂの上部電極３０１とジョセフソン接合８
の上部電極とが第２の抵抗体７で接続され、そのジョセ
フソン接合８の上部電極と第４のジョセフソン線路４０
の入力端４０　ａの上部電極４０１とが磁束量子停止部
３となる第２の超伝導体で接続されている。そして、こ
の磁束量子停止部３を構成する第２の超伝導体と第２の
ジョセフソン線路２０の入力端２０ａの上部電極２０１
とが磁気的に結合Ｍされている。また、磁束ｍ１停止部
３の出力端側、即ち、第４のジョセフソン線路４０の入
力端に、バイアス電流供給Ｆ２．４が設けられている。

本実施例の磁束Ｂ！子素子は上述のように構成されてい
るので、第１のジョセフソン線路１０から第３のジョセ
フソン線路３０を通って磁束量子停止部３に保持できな
いほどの多数の磁束ｍ子が伝搬してきたときに、第２の
抵抗体７の部分から磁束ｍ子を放出する機能が付加され
る。その他の動作及びｖ１能等は、前記第１実施例のも
のとほぼ同様である。

第７図及び第８図には、この発明の第４実旅例を示す。

本実施例は、第１〜第４のジョセフソン線路１０．２０
，３０．４０を用いて構成した点は、前記第３実施例の
ものと同様であるが、磁束ｍ１停止部３を構成する第２
の超伝導体が、第１のジョセフソン線路１０の出力Ｅ１
０ｂ付近の上部電極１０１に磁気的に結合Ｍされている
点が前記第３実施例のものと異なっている。

したがって、本実施例に係る磁束吊子素子の機能及び動
作は、第１のジョセフソン線路１０から第３のジョセフ
ソン線路３０を通って磁束量子停止部３に保持できない
ほどの多数の磁束量子が伝搬してきたときに、第２の抵
抗体７の部分から磁束量子を放出する機能が付加されて
いる点を除いては前記第２実施例のものとほぼ同様であ
る。

次に、上記第４実施例のものについて、その動作を回路
解析プログラムを用いてシュミレーションにより確認し
た結果を第８図に示す。このシュミレーションは各ジョ
セフソン線路１０．２０゜３０．４０の入力端と出力端
の位相をヒニターしたものであり、その接合を磁束量子
が１つ通過したことは接合の位相が２π変化することに
より知ることができる。同図中、ａｌは第１のジョセフ
ソン線路１０の入力端の位相変化、ｂｌは同線路１０の
出力端の位相変化、ａ２は第２のジョセフソン線路２０
の入力端の位相変化、ｂ３は第３のジョセフソン線路３
０の出力端の位相変化、ｂ４は第４のジョセフソン線路
４０の出力端の位相変化、ｊはジョセフソン接合８の位
相変化をそれぞれ示している。そして、このシュミレー
ションは磁束９子停止部３に２つの磁束Ｍ子が保持され
た状態で磁束ｍ子が第１のジョセフソン線路１０から伝
搬してくると第２のジョセフソン線路２０に侵入できる
条件の基で行なったものである。

このシュミレーション結果から、時刻Ｔ１で磁束ｍ子が
第１ジヨセフソン線路１０から伝搬しても磁束ｈ１子が
磁束量子停止部３に保持されていないので第２のジョセ
フソン線路２０には侵入できない。Ｔ２においても磁束
量子停止部３には１つの磁束量子が保持されているだけ
なので、磁束母子は第２のジョセフソン線路２０には侵
入できない。Ｔ３になると磁束母子停止部３に２つの磁
束量子が保持されるので、磁束ｍ子は第２のジョセフソ
ン線路２０に侵入することができる。しかし、Ｔ４で磁
束ｍ１停止部３から磁束量子が１つ放出されるとＴ５に
おいで再び磁束量子が第２のジョセフソン線路２０に侵
入できない状態となる。以上のシュミレーション結果に
より本磁束１１子素子の動作の実現性をＮ認することが
できる。また、第１のジョセフソン線路１０と第２のジ
ョセフソン線路２０とを接続している抵抗体１に流れる
電流をモニターすると、磁束１子の伝搬に伴う電流のピ
ーク値によって磁束ｍ子が次段へ伝搬するかどうかが決
定されていることがわかる。

次いで、上述のように、各実施例の磁束ｍ子素子を分布
定数形線路で実現する揚台において磁束量子停止部３の
構成例を第１０図の（Ａ）、（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明
する。まず、第１０図（Ａ）のものは、分布定数形のジ
ョセフソン線路１５を構成する絶縁体を、１６で示すよ
うに部分的に厚くして、この部分に大ぎなインダクタン
スを構成してこれを磁束ｍ１停止部３としたものである
。

第１０図（Ｂ）は、ジョセフソン線路１５の幅を部分的
に狭くして、この部分に大きなインダクタンスを構成し
、これを磁束量子停止部３としたものである。また、第
１０図（Ｃ）は、２つのジョセフソン線路１５ａ、１５
ｂを使用し、前段の線路１５ａの出力端の上部電極と後
段の線路１５ｂの入力端の上部電極とを超伝導体で接続
してこの部分を磁束量子停止部３とし、たちのである。

［発明の効果］以上説明したように、第１の発明によれば、第１のジョ
セフソン線路の出力端を抵抗体を介して第２のジョセフ
ソン線路に接続し、また、その第１のジョセフソン線路
の出力端を超伝導体を介して第３のジョセフソン線路に
接続し、この第３のジョセフソン線路に設けた磁束量子
停止部を第２のジョセフソン線路の入力端又は第１のジ
ョセフソン線路の出力端の何れかに磁気的に結合し、磁
束量子停止部の出力端側には補助バイアス電流供給線を
設けたので、第１のジョセフソン線路に入力される磁束
ｍ子の頻度が高いほど第１のジョセフソン線路と第２の
ジョセフソン線路との結合が強まり、且つ第１のジョセ
フソン線路への磁束量子の入力頻度が低下するとその結
合が再び弱まるという機能を有するゲートを実現するこ
とができる。したがって本発明の磁束吊子素子を用いれ
ば、ソリトン性を有する磁束値子を情報担体とした神経
回路網を構成することができる。

また、第２の発明によれば、上記第１の発明に第４のジ
ョセフソン線路及びジョセフソン接合を付加して磁束量
子素子を構成し、第３のジョセフソン線路の出力端とジ
ョセフソン接合とを第２の抵抗体で接続し、そのジョセ
フソン接合と第４のジョセフソン線路の入力端との間に
設けた磁束り１停止部を第２のジョセフソン線路の入力
端又は第１のジョセフソン線路の出力端の何れかに磁気
的に結合させたので、上記第１の発明の効果に加えて、
さらに、第１のジョセフソン線路から磁束量子停止部に
保持できない程度の多数の磁束ｍ子が伝搬してきたとき
に、第２の抵抗体部分から余分の磁束母子を放出するこ
とができて第１のジョセフソン線路と第２のジョセフソ
ン線路との結合強度を適切に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る磁束ｍ子素子の第１
実施例を示すもので、第１図は構成図、第２図は等価回
路を示づ゛回路図、第３図は各部の信号等を示すタイミ
ングチャート、第４図は本発明の第２実施例を示す構成
図、第５図は同上第２実流例の等価回路を示す回路図、
第６図は本発明の第３実施例を示す構成図、第７図は本
発明の第４実施例を示す構成図、第８図は同上第４実施
例にお

【ノる磁束母子の伝搬特性のシュミレーション結
果を示す特性図、第９図は集中定数形ジョセフソン線路
の構成図、第１０図は各実施例に適用する磁束量子停止
部の構成例を示す図、第１１図は従来のＭＮＯ８素子を
示す縦断面図である。１．７：抵抗体、　　２：超伝導体、３：磁束量子停止部、４：補助バイアス電流供給線、８：ジョセフソン接合、１０．２０．３０．４０：第１〜第４のジョセフソン線
路、１Ｑａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ　：第１〜第４のジョ
セフソン線路の各入力端、１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ：第１〜第４のジョセ
フソン線路の各出力端、１０１．２０１．３０１．４０１　：第１〜第４のジョ
セフソン線路にお（プる各上部電極、１０２．２０２．３０２．４０２：第１〜第４のジョセ
フソン線路における各下部電極、１０３．２０３．３０３．４０３：第１〜第４のジョセ
フソン線路における各トンネルバリア。代理人　　弁理士　　三　好　　保　男＠１　図第２図第４図Ｕ第５図第６図第７１！１第９図］５］６第１０図（Ａ）】５第１０図（Ｂ）第１０図（Ｃ）ｆ、１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）それぞれ超伝導体からなる上部電極及び下部電極
の間にトンネルバリアを挟んだ構造を有するとともに磁
束量子の入力端及び出力端を備えた第１のジョセフソン
線路、第２のジョセフソン線路及び第３のジョセフソン
線路を用いて構成した磁束量子素子であって、前記第１
のジョセフソン線路の出力端の上部電極と第２のジョセ
フソン線路の入力端の上部電極とを抵抗体で接続し、前
記第１のジョセフソン線路の出力端の上部電極と第３の
ジョセフソン線路の入力端の上部電極とを超伝導体で接
続し、前記第３のジョセフソン線路における任意箇所に
磁束量子を停止・保持させる磁束量子停止部を設けると
ともに該磁束量子停止部を前記第２のジョセフソン線路
の入力端の上部電極に磁気的に結合し、前記磁束量子停
止部の出力端側に補助バイアス電流供給線を設けてなる
ことを特徴とする磁束量子素子。
（２）前記磁束量子停止部を前記第２のジョセフソン線
路の入力端の上部電極に磁気的に結合することに代えて
、前記磁束量子停止部を前記第１のジョセフソン線路の
出力端の上部電極に磁気的に結合してなることを特徴と
する請求項１記載の磁束量子素子。
（３）それぞれ超伝導体からなる上部電極及び下部電極
の間にトンネルバリアを挟んだ構造を有するとともに磁
束量子の入力端及び出力端を備えた第１のジョセフソン
線路、第２のジョセフソン線路、第３のジョセフソン線
路及び第４のジョセフソン線路を用いて構成した磁束量
子素子であって、前記第１のジョセフソン線路の出力端
の上部電極と第２のジョセフソン線路の入力端の上部電
極とを第１の抵抗体で接続し、前記第１のジョセフソン
線路の出力端の上部電極と第３のジョセフソン線路の入
力端の上部電極とを第１の超伝導体で接続し、前記第３
のジョセフソン線路の出力端の上部電極とジョセフソン
接合の上部電極とを第２の抵抗体で接続し、前記ジョセ
フソン接合の上部電極と前記第４のジョセフソン線路の
入力端の上部電極とを磁束量子停止部を構成する第２の
超伝導体で接続し、該磁束量子停止部を前記第２のジョ
セフソン線路の入力端の上部電極に磁気的に結合し、前
記第４のジョセフソン線路の入力端に補助バイアス電流
供給線を設けてなることを特徴とする磁束量子素子。
（４）前記磁束量子停止部を前記第２のジョセフソン線
路の入力端の上部電極に磁気的に結合することに代えて
、前記磁束量子停止部を前記第１のジョセフソン線路の
出力端の上部電極に磁気的に結合してなることを特徴と
する請求項３記載の磁束量子素子。