JPH04263517A - Superconducting synapse circuit - Google Patents

Superconducting synapse circuit

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JPH04263517A
JPH04263517A JP3024225A JP2422591A JPH04263517A JP H04263517 A JPH04263517 A JP H04263517A JP 3024225 A JP3024225 A JP 3024225A JP 2422591 A JP2422591 A JP 2422591A JP H04263517 A JPH04263517 A JP H04263517A
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superconducting
inductance
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Mutsuo Hidaka
睦夫 日高
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Abstract

PURPOSE:To variably weight the strength coupling between respective neurons. CONSTITUTION:This circuit is equipped with a gate 11 using a Josephson element to define an output current from another neuron circuit as a gate current and a weight inductance 14 arranged parallelly to the gate, the gate 11 is supplied a control current from a weight memory 13, and the weight inductance 14 is magnetically coupled with an input part superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron circuit. Corresponding to the values '1' and '0' of the weight memory 13, the gate 11 is switched, and the current flowing to the weight inductance 14 can be controlled. Thus, the strength of coupling between the neuron circuits is made variable.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はアーティフィシャルニュ
ーラルネットワークをデバイス上に実現するための基本
素子となるニューロン素子より詳しくは超伝導ニューロ
ン素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neuron element, which is a basic element for realizing an artificial neural network on a device, and more particularly to a superconducting neuron element.

【0002】0002

【従来の技術】人間の脳の情報処理方法を模倣したいわ
ゆるアーティフィシャルニューラルネットワークをデバ
イス上に実現するための基本素子となるニューロン素子
は従来半導体集積回路を用いて作られてきた。これに対
してニューロン素子に超伝導体を用いると、超伝導体を
用いた素子は消費電力が極端に小さいため配線部分等で
の発熱が抑制できるという利点がある。また超伝導集積
回路では本質的に能動素子(ジョセフソン素子)が3次
元化しやすく、能動素子の3次元化が難しい半導体集積
回路に比べてニューロン素子間の配線が大幅に容易にな
るという利点もあった。
2. Description of the Related Art Neuron elements, which are basic elements for realizing on a device a so-called artificial neural network that imitates the information processing method of the human brain, have conventionally been made using semiconductor integrated circuits. On the other hand, when a superconductor is used for the neuron element, there is an advantage that heat generation in wiring parts etc. can be suppressed because the power consumption of the element using the superconductor is extremely low. In addition, superconducting integrated circuits have the advantage that active elements (Josephson elements) can essentially be made into three-dimensional elements, making wiring between neuron elements much easier than in semiconductor integrated circuits, where it is difficult to make active elements three-dimensional. there were.

【0003】本発明者は超伝導体を用いたニューロン素
子として次に示すような超伝導ニューロン素子を案出し
ている。この超伝導ニューロン素子の一例を図7に示す
The present inventor has devised the following superconducting neuron device as a neuron device using a superconductor. An example of this superconducting neuron element is shown in FIG.

【0004】図7のニューロン素子は他ニューロン素子
または外部からの入力線101、超伝導閉ループ102
、バイアス入力端103、ジョセフソン素子一個からな
るスイッチングエレメント104、一個のジョセフソン
素子からなる出力ゲート105、他のニューロン素子の
超伝導閉ループと磁気的に結合した出力線106、出力
線のリセットゲート107、リセット信号線108から
構成される。図7ではファンイン、ファンアウト数はそ
れぞれ5とした。
The neuron element in FIG. 7 has an input line 101 from other neuron elements or the outside, and a superconducting closed loop 102.
, a bias input terminal 103, a switching element 104 consisting of one Josephson element, an output gate 105 consisting of one Josephson element, an output line 106 magnetically coupled to the superconducting closed loop of another neuron element, and a reset gate of the output line. 107 and a reset signal line 108. In FIG. 7, the fan-in and fan-out numbers are each 5.

【0005】5本の入力線101はそれぞれ独自の相互
インダクタンスで超伝導閉ループ102と磁気的に結合
している。相互インダクタンスM1 、M2 、M3 
、M4 、M5 の値は、それぞれ4pH、1pH、5
pH、2pH、3pHである。超伝導閉ループ102全
体のインダクタンスは配線部分のインダクタンス3pH
を合わせて18pHとなる。また入力電流は、全て0.
6mAとしI1 、I3 、I4 、とI2 、I5 
、とでは、超伝導閉ループ102との結合部に対して、
流れる向きを逆にする。例えば、インダクタンスM1 
で超伝導閉ループ102と結合した入力線に電流I1 
、が流れると、超伝導閉ループ12にはI1 、によっ
て誘起される磁場を排除するために、(4/18)・0
.6=0.13mAの循環電流が流れる。加えて入力電
流I2 、I3 、I4 、が流れると全循環電流Ic
ir は、Icir =0.13−0.03+0.17
+0.07=0.34mAとなる。ここで第2項の符号
がマイナスなのは、電流I2 の向きが他の電流と逆向
きであるため誘起される循環電流の向きが逆向きになる
からである。このため電流I1 、I3 、I4 は興
奮性の信号となり、電流I2 、I5 は抑圧性の信号
となる。
Each of the five input lines 101 is magnetically coupled to a superconducting closed loop 102 with its own mutual inductance. Mutual inductance M1, M2, M3
, M4, and M5 are 4pH, 1pH, and 5pH, respectively.
pH, 2pH, and 3pH. The inductance of the entire superconducting closed loop 102 is the inductance of the wiring part, 3 pH.
The total pH is 18. In addition, all input currents are 0.
6mA and I1, I3, I4, and I2, I5
, for the coupling part with the superconducting closed loop 102,
Reverse the direction of flow. For example, inductance M1
A current I1 is applied to the input line connected to the superconducting closed loop 102 at
, flows in the superconducting closed loop 12 to eliminate the magnetic field induced by I1 , (4/18)・0
.. A circulating current of 6=0.13 mA flows. In addition, when input currents I2, I3, and I4 flow, the total circulating current Ic
ir is Icir =0.13-0.03+0.17
+0.07=0.34mA. Here, the sign of the second term is negative because the direction of the current I2 is opposite to the other currents, so the direction of the induced circulating current is opposite. Therefore, the currents I1, I3, and I4 become excitatory signals, and the currents I2 and I5 become suppressive signals.

【0006】バイアス入力端103からバイアス電流0
.6mA流すと、出力線108側のブランチおよび入力
線101と磁気結合した側のブランチのインダクタンス
はスイッチングエレメント104を含むブランチのイン
ダクタンスに比べて著しく大きいため、バイアス電流は
ほとんど全てスイッチングエレメント104を含むブラ
ンチの方に流れる。スイッチングエレメント104は、
臨界電流値が0.8mAの1個のジョセフソン素子から
なる。このスイッチングエレメント104に上記値のバ
イアス電流を流した場合、超伝導閉ループ102に循環
電流Icir が図7に示した向きに、0.20mA以
上流れると、バイアス電流と循環電流が足し合わされて
スイッチングエレメント104に流れる電流がその臨界
電流値を越えるため、スイッチングエレメント104は
電圧状態にスイッチし、バイアス電流0.6mAが出力
線106および入力線101と磁気結合したブランチに
流れる。出力線106側のブランチのインダクタンスは
通常入力線101と磁気結合したブランチのインダクタ
ンスよりずっと大きい。このためバイアス電流は、ほと
んど入力線101と磁気結合したブランチに流れこむ。 このとき出力ゲート105の臨界電流値を0.4mAと
すれば、出力ゲート105はスイッチし、バイアス電流
はすべて出力線106側のブランチに流れ込む。
Bias current 0 from bias input terminal 103
.. When 6 mA is applied, the inductance of the branch on the output line 108 side and the branch on the side magnetically coupled to the input line 101 is significantly larger than the inductance of the branch including the switching element 104, so almost all of the bias current flows through the branch including the switching element 104. flows towards. The switching element 104 is
It consists of one Josephson element with a critical current value of 0.8 mA. When a bias current of the above value is passed through the switching element 104, if a circulating current Icir of 0.20 mA or more flows in the superconducting closed loop 102 in the direction shown in FIG. 7, the bias current and the circulating current are added together and the switching element Since the current flowing through 104 exceeds its critical current value, switching element 104 switches to the voltage state and a bias current of 0.6 mA flows through output line 106 and the branch magnetically coupled with input line 101. The inductance of the branch on the output line 106 side is usually much larger than the inductance of the branch magnetically coupled to the input line 101. Therefore, most of the bias current flows into the branch magnetically coupled to the input line 101. At this time, if the critical current value of the output gate 105 is 0.4 mA, the output gate 105 switches and all the bias current flows into the branch on the output line 106 side.

【0007】このように図7に示した超伝導ニューロン
素子を用いれば、各入力それぞれに重みをつけて足し合
わせ(シナプス動作)、その和があるしきい値を越える
と出力を出す(ニューロン動作)ニューロン素子の基本
動作を行わせることができる。
In this way, if the superconducting neuron element shown in FIG. 7 is used, each input is weighted and added together (synaptic operation), and when the sum exceeds a certain threshold, an output is produced (neuron operation). ) Basic operations of neuron elements can be performed.

【0008】また、出力線106に流れた電流は、バイ
アス電流が立ち下がった後も出力線106とスイッチン
グエレメント105を含むパスからなる超伝導閉ループ
に流れ続ける。この電流をリセットするためにリセット
信号線108に適当な電流を流してやりリセットゲート
107を電圧状態にスイッチする。
Furthermore, the current flowing through the output line 106 continues to flow in a superconducting closed loop consisting of a path including the output line 106 and the switching element 105 even after the bias current falls. In order to reset this current, an appropriate current is passed through the reset signal line 108 and the reset gate 107 is switched to a voltage state.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ニューラルネットワー
クの重要な特徴の一つに入力に対して最適な出力が得ら
れるよう学習により各ニューロン間の結合の強さ(重み
)を調節することがある。そのためには、各ニューロン
間の結合の強さは可変である必要がある。しかし前述の
超伝導ニューロン素子では各ニューロン間の結合の強さ
は、結合部分の相互インダクタンス値で決定されるため
変えることはできなかった。
One of the important features of neural networks is that the strength of connections (weights) between each neuron is adjusted by learning so as to obtain the optimal output for the input. For this purpose, the strength of the connection between each neuron needs to be variable. However, in the superconducting neuron device described above, the strength of the connection between each neuron cannot be changed because it is determined by the mutual inductance value of the connection part.

【0010】本発明の目的は、各ニューロン間の結合の
強さを変えることができ、学習による結合の強さ(重み
)の調節が可能となる超伝導シナプス回路を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a superconducting synaptic circuit in which the strength of connections between neurons can be changed and the strength (weight) of connections can be adjusted by learning.

【課題を解決するための手段】本願第1の発明によれば
、他ニューロン回路からの出力の電流または外部からの
信号電流からなる入力電流をゲート電流とするジョセフ
ソン素子を用いたゲートと、このゲートに制御電流を供
給する重みメモリと、超伝導ニューロン回路の入力部超
伝導閉ループと磁気的に結合し、かつ前記ゲートと並列
に配置された重みインダクタンスを少なくとも含み、前
記ゲートのスイッチにより前記入力電流を前記重みイン
ダクタンスに流し前記超伝導閉ループに循環電流を誘起
させることを特徴とする超伝導シナプス回路が得られる
[Means for Solving the Problems] According to the first invention of the present application, a gate using a Josephson element whose gate current is an input current consisting of an output current from another neuron circuit or an external signal current; A weight memory for supplying a control current to the gate, and a weight inductance magnetically coupled to the input superconducting closed loop of the superconducting neuron circuit and arranged in parallel with the gate, the switch of the gate causing the A superconducting synapse circuit is obtained in which an input current is passed through the weight inductance to induce a circulating current in the superconducting closed loop.

【0011】本願第2の発明によれば、他ニューロン回
路からの出力電流または外部からの信号電流からなる入
力電流をゲート電流とするジョセフソンン素子を用いた
ゲートと、このゲートに制御電流を供給する重みメモリ
と、超伝導ニューロン回路の入力部超伝導閉ループと磁
気的に結合し、かつ前記ゲートと並列に配置された重み
インダクタンスを少くとも含むユニットが微数個直列に
接続され、前記ゲートのスイッチにより前記入力電流を
前記重みインダクタンスに流し、スイッチする前記ゲー
トに付髄した前記重みインダクタンスの値の組み合せに
より所望の値の循環電流を前記超伝導閉ループに誘起す
ることを特徴とする超伝導シナプス回路が得られる。
According to the second invention of the present application, there is provided a gate using a Josephson element whose gate current is an input current consisting of an output current from another neuron circuit or a signal current from the outside, and a control current applied to the gate. A small number of units are connected in series, each of which includes a weight memory to be supplied, and at least a weight inductance magnetically coupled to the input superconducting closed loop of the superconducting neuron circuit and arranged in parallel with the gate. The input current is caused to flow through the weight inductance by a switch, and a circulating current of a desired value is induced in the superconducting closed loop by a combination of values of the weight inductance attached to the gate to be switched. A synaptic circuit is obtained.

【0012】本願の第3の発明を用いれば、他ニューロ
ン回路から出力電流、または外部から信号電流からなる
入力電流と重みメモリからの信号電流を制御電流とする
ジョセフソン素子を用いた磁界結合型ANDゲートと、
超伝導ニューロン回路の入力部超伝導閉ループと磁気的
に結合しかつ前記ANDゲートと並列に配置された重み
インダクタンスを少くとも含むユニットが複数個直列に
接続され、前記ANDゲートのスイッチにより前記重み
インダクタンスに電流を流し、スイッチする前記AND
ゲートに付随した前記重みインダクタンスの値の組み合
せにより所望の値の循環電流を前記超伝導閉ループに誘
起することを特徴とする超伝導シナプス回路が得られる
[0012] If the third invention of the present application is used, a magnetic field coupling type using a Josephson element whose control current is an output current from another neuron circuit or an input current consisting of an external signal current and a signal current from a weight memory is obtained. AND gate and
Input part of superconducting neuron circuit A plurality of units magnetically coupled to the superconducting closed loop and including at least a weighting inductance arranged in parallel with the AND gate are connected in series, and the weighting inductance is connected in series by a switch of the AND gate. The AND
A superconducting synaptic circuit is obtained, characterized in that a combination of the values of the weighting inductances associated with the gates induces a circulating current of a desired value in the superconducting closed loop.

【0013】本願第4の発明を用いれば、ジョセフソン
素子を用いた第1のゲートと、この第1ゲートと磁気的
に結合しかつジョセフソン素子を用いた第2のゲートを
含む超伝導メモリループと、前記第2のゲートにゲート
電流を供給するゲート電流路と、前記第2のゲートに制
御電流を供給する制御電流路と、超伝導ニューロン回路
の入力部超伝導閉ループと磁気的に結合しかつ前記第1
のゲートと並列に配置された重みインダクタンスを少く
とも含み、前記超伝メモリループに蓄えられた循環電流
の有無により前記第1のゲートのスイッチを制御し前記
超伝導ループに誘起される循環電流値を制御することを
特徴とする超伝導シナプス回路が得られる。
[0013] By using the fourth invention of the present application, a superconducting memory including a first gate using a Josephson element and a second gate magnetically coupled to the first gate and using a Josephson element is obtained. a gate current path that supplies a gate current to the second gate, a control current path that supplies a control current to the second gate, and magnetically coupled to an input superconducting closed loop of a superconducting neuron circuit. And the first
control a switch of the first gate depending on the presence or absence of a circulating current stored in the superconducting memory loop, and a circulating current value induced in the superconducting loop. A superconducting synaptic circuit characterized by controlling the .

【0014】[0014]

【作用】ニューロン素子のシナプス回路は、与えられた
入力Xに対してある重みWをかけ合わせ積W・Xを作り
ニューロン回路に送る動作を行う。ニューロン回路では
、各シナプス回路からの出力を足し合わせその和(下記
の式)があるしきい値を越えると出力を出す働きをする
[Operation] The synapse circuit of the neuron element performs the operation of multiplying a given input X by a certain weight W to produce a product W.X and sending it to the neuron circuit. A neuron circuit works by adding up the outputs from each synaptic circuit and outputting an output when the sum (formula below) exceeds a certain threshold.

【0015】[0015]

【0016】本発明第1の発明では、入力電流がジョセ
フソン素子を用いたゲートに流れた状態で、重みメモリ
からの出力が“1”であり前記ゲートの制御電流が流れ
ていれば、前記ゲートは電圧状態にスイッチし、入力電
流は前記ゲートに並列に配置された重みインダクタンス
の方に流れる。一方重みメモリからの出力が“0”であ
れば前記ゲートには制御電流は流れず前記ゲートは超伝
導状態を保つ。重みインダクタンスを含むパスのインダ
クタンスを前記ゲートを含むパスのインダクンスよりず
っと大きくしておくか、重みインダクタンスを含むパス
に抵抗成分を挿入しておけば、前記ゲートが超伝導状態
にある間は、重みインダクタンスには電流はほとんど流
れない。重みインダクタンスに電流が流れると重みイン
ダクタンスと磁気的に結合した超伝導ニューロン素子の
入力部超伝導閉ループに循環電流が誘起される。この循
環電流の値Icir は超伝導閉ループの総インダクタ
ンスをL、重みインダクタンスとの結合インダクタンス
をM、重みインダクタンスに流れる電流をIとするとI
cir =(M/L)Iとなる。以上述べたように重み
メモリの“1”、“0”を前述した重みWに対応させ、
(M/L)Iを入力Xに対応させれば、本発明の回路は
ニューロン回路に入力Xと重みWの積を供給するシナプ
ス回路である。
In the first aspect of the present invention, if the output from the weight memory is "1" and the control current of the gate is flowing while the input current is flowing to the gate using the Josephson element, then the control current of the gate is flowing. The gate switches to a voltage state and the input current flows into a weighted inductance placed in parallel with said gate. On the other hand, if the output from the weight memory is "0", no control current flows through the gate, and the gate maintains its superconducting state. If the inductance of the path including the weight inductance is made much larger than the inductance of the path including the gate, or if a resistance component is inserted into the path including the weight inductance, the weight Almost no current flows through the inductance. When a current flows through the weight inductance, a circulating current is induced in the input superconducting closed loop of the superconducting neuron element that is magnetically coupled to the weight inductance. The value of this circulating current Icir is I, where L is the total inductance of the superconducting closed loop, M is the combined inductance with the weight inductance, and I is the current flowing through the weight inductance.
cir=(M/L)I. As mentioned above, “1” and “0” in the weight memory are made to correspond to the weight W mentioned above,
If (M/L)I is made to correspond to the input X, the circuit of the present invention is a synaptic circuit that supplies the product of the input X and the weight W to the neuron circuit.

【0017】本願第2の発明では、第1の発明で述べた
回路一つのユニットとしそれを複数個直列に結合してい
る。この場合、超伝導閉ループに誘起される循環電流値
Icir は次式のようになる。
In the second invention of the present application, a plurality of the circuits described in the first invention are connected in series as one unit. In this case, the circulating current value Icir induced in the superconducting closed loop is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【0019】ここでmは直列に結合された回路の数であ
り、Mi 、Ai はそれぞれi番目のゲートと並列に
配置された重みイングクタンスと超伝導閉ループとの結
合インダクタンス、i番目のゲートに制御電流を与える
重みメモリの“1”、“0”の値である。本発明の回路
では、重みメモリの値Aiの組み合わせによって、多種
類のIcir の値を得ることができる。つまり選択で
きる重みの値が多種類となる。
Here, m is the number of circuits coupled in series, Mi and Ai are the coupling inductance of the weighted inductance and the superconducting closed loop arranged in parallel with the i-th gate, respectively, and These are the values of "1" and "0" of the weight memory that provides the control current. In the circuit of the present invention, many different values of Icir can be obtained by combining the values Ai of the weight memories. In other words, there are many types of weight values that can be selected.

【0020】本願第3の発明では、入力電流と重みメモ
リからの出力電流がANDゲートの制御電流となってお
り、両者が“1”の場合だけ重みインダクタンスに電流
が流れる回路を一つのユニットとし、そのユニットを複
数個直列に結合している。このことにより入力電流が流
れたときに、重みメモリの値に応じた循環電流を超伝導
閉ループに誘起するシナプス回路を得ることができる。
In the third invention of the present application, the input current and the output current from the weight memory are the control currents of the AND gate, and the circuit in which the current flows through the weight inductance only when both are "1" is integrated into one unit. , multiple units are connected in series. This makes it possible to obtain a synaptic circuit that induces a circulating current in the superconducting closed loop according to the value of the weight memory when an input current flows.

【0021】本願第4の発明では、重みメモリとしてジ
ョセフソン素子を用いた第2のゲートを含む超伝導メモ
リループを使用している。超伝導メモリループは前記ス
イッチが電圧状態になったときのゲート電流の値に応じ
て、循環電流をその中に貯えることができ、その値は、
次に前記第2のゲートをスイッチさせるまで変わらない
。超伝導メモリループの一部は、重みインダクタンスと
並列に配置された第1のゲートの制御線となっており、
超伝導メモリループに貯えられた循環電流に応じて、前
記第1のゲートをスイッチさせ重みインダクタンスに電
流を流すことができる。このことにより超伝導メモリル
ープに貯えられた循環電流に応じて超伝導ニューロン素
子の入力部超伝導閉ループに循環電流を誘起するシナプ
ス回路が得られる。
In the fourth invention of the present application, a superconducting memory loop including a second gate using a Josephson element is used as a weight memory. The superconducting memory loop can store a circulating current in it depending on the value of the gate current when the switch is in the voltage state, the value of which is:
It remains unchanged until the second gate is then switched. A part of the superconducting memory loop is the control line of the first gate placed in parallel with the weight inductance,
Depending on the circulating current stored in the superconducting memory loop, the first gate can be switched to allow current to flow through the weight inductance. This provides a synaptic circuit that induces a circulating current in the input superconducting closed loop of the superconducting neuron element in response to the circulating current stored in the superconducting memory loop.

【0022】[0022]

【実施例】(実施例1)図1は第1の発明の実施例を説
明するための図である。以下図1を用いて第1の発明の
実施例の説明を行う。
Embodiment (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the first invention. An embodiment of the first invention will be described below with reference to FIG.

【0023】本シナプス回路は、ジョセフソン素子を用
いたゲート11、他ニューロン回路からの出力電流また
は外部からの信号電流が本シナプス回路の入力電流Ii
nとして供給される入力線12、重みメモリ13、ゲー
ト11と並列に配置された重みインダクタンス14、リ
セットゲート15、リセット信号線16で構成される。 ゲート11は入力線12からゲート電流を供給され、重
みメモリ13から制御電流を供給される。また重みイン
ダクタンス14は(従来の技術)の項で述べた超伝導ニ
ューロン素子の入力超伝導閉ループ102と磁気的に結
合しており、その相互インダクタンスは3pHである。 また超伝導閉ループ102の全インダクタンスは60p
Hである。リセットゲート15は重みインダクタンス1
4と直列に配置される。
In this synaptic circuit, the output current from the gate 11 using a Josephson element, the output current from other neuron circuits, or the signal current from the outside is the input current Ii of the synaptic circuit.
It consists of an input line 12 supplied as n, a weight memory 13, a weight inductance 14 arranged in parallel with the gate 11, a reset gate 15, and a reset signal line 16. The gate 11 is supplied with a gate current from an input line 12 and a control current from a weight memory 13 . Further, the weight inductance 14 is magnetically coupled to the input superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron element described in the section (Prior Art), and its mutual inductance is 3 pH. Also, the total inductance of the superconducting closed loop 102 is 60p
It is H. The reset gate 15 has a weight inductance of 1
placed in series with 4.

【0024】本実施例ではゲート11として、図2に等
価回路に示す2接合量子干渉計を用いる。2接合量子干
渉計は、超伝導閉ループにジョセフソン素子21を2個
含んでおり、ゲート電流23からゲート電流Ig が供
給され、インダクタンス22を介して制御電流路24か
ら制御電流Ic が供給される。また2接合量子干渉計
は図3に示すしきい値特性を有しており、動作点がしき
い値の山の中にあるときは、超伝導状態にあるが、動作
点がしきい値の山の外に出ると電圧状態にスイッチする
。本実施例では、ジョセフソン素子21の臨界電流値を
それぞれ0.4mA、インダクタンス22の値をそれぞ
れ0.85pHとする。
In this embodiment, a two-junction quantum interferometer shown in an equivalent circuit in FIG. 2 is used as the gate 11. The two-junction quantum interferometer includes two Josephson elements 21 in a superconducting closed loop, a gate current Ig is supplied from a gate current 23, and a control current Ic is supplied from a control current path 24 via an inductance 22. . In addition, the two-junction quantum interferometer has the threshold characteristics shown in Figure 3, and when the operating point is within the peak of the threshold, it is in a superconducting state; When you get out of the mountain, it switches to voltage state. In this embodiment, the critical current values of the Josephson elements 21 are each 0.4 mA, and the values of the inductances 22 are each 0.85 pH.

【0025】入力線12を通して入力電流Iinが0.
6mA供給されると、Iinは、ゲート11を含むパス
と重みインダクタンス14を含むパスのインダタンス比
に応じて分流する。ゲート11とリセットゲート15の
等価インダクタンスをそれぞれ0.4pH、重みインダ
クタンス14の自己インダクタンス値を10pHとする
と、Iinは約96%がゲート11を含むパスに流れる
。このとき重みメモリからの出力が“1”であり重み電
流Iw が0.6mA流れているとゲート11は電圧状
態にスイッチする。
The input current Iin is 0.0 through the input line 12.
When 6 mA is supplied, Iin is shunted according to the inductance ratio of the path including the gate 11 and the path including the weight inductance 14. Assuming that the equivalent inductances of the gate 11 and the reset gate 15 are each 0.4 pH, and the self-inductance value of the weight inductance 14 is 10 pH, about 96% of Iin flows to the path including the gate 11. At this time, if the output from the weight memory is "1" and the weight current Iw is flowing at 0.6 mA, the gate 11 switches to the voltage state.

【0026】このスイッチを図3のしきい値特性を用い
て説明する。重み電流Iw だけが流れているときは動
作点は図3の32にあるが入力が電流Iinが供給され
ると動作点は33に移りしきい値の山の外に出るためゲ
ート11は電圧状態にスイッチする。一方入力電流Ii
nが先に流れて動作点が31にある場合も重み電流Iw
 が流れることによって動作点が33に移り、ゲート1
1は電圧状態にスイッチする。
This switch will be explained using the threshold characteristics shown in FIG. When only the weighting current Iw is flowing, the operating point is at 32 in FIG. 3, but when the input current Iin is supplied, the operating point shifts to 33 and goes outside the threshold peak, so the gate 11 is in a voltage state. Switch to . On the other hand, input current Ii
Even when n flows first and the operating point is at 31, the weight current Iw
flows, the operating point moves to 33, and gate 1
1 switches to voltage state.

【0027】ゲート11が電圧状態にスイッチすると入
力電流Iinはすべて重みインダクタンス14を含むパ
スの方向に流れる。重みインダクタンス14に電流が流
れると重みインダクタンス14と超伝導ニューロン素子
の超伝導閉ループ102間の相互インダクタンス3pH
と超伝導閉ループ102の全インダクンス60pHおよ
び入力電流Iin=0.6mAによって3/60×0.
6=0.03mAの循環電流が超伝導閉ループ102中
に誘起される。この循環電流は、他シナプス回路による
循環電流と足し合わされその値が一定値を超えるとスイ
ッチングエレメント104が電圧状態にスイッチし、出
力線106を通って出される。
When the gate 11 switches to the voltage state, the input current Iin flows entirely in the direction of the path containing the weighting inductance 14. When a current flows through the weight inductance 14, the mutual inductance 3pH between the weight inductance 14 and the superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron element increases.
3/60×0.
A circulating current of 6=0.03 mA is induced in the superconducting closed loop 102. This circulating current is added to circulating currents from other synaptic circuits, and when the value exceeds a certain value, the switching element 104 switches to a voltage state and is output through the output line 106.

【0028】一方重みメモリ13からの出力が“0”で
あり重み電流Iw が流れないと、ゲート11は超伝導
状態のままであり、重みインダクタンス14を含むパス
には電流は流れず、従って超伝導閉ループ102にはこ
のシナプス回路による循環電流は流れない。
On the other hand, if the output from the weight memory 13 is "0" and the weight current Iw does not flow, the gate 11 remains in the superconducting state, and no current flows through the path including the weight inductance 14, so that the superconducting current Iw does not flow. No circulating current flows through the conduction closed loop 102 due to this synaptic circuit.

【0029】また一度重みインダクタンス14に電流が
流れると、入力電流が立ち下がった後も重みインダクタ
ンス14とゲート11を含む超伝導閉ループには電流が
流れつづける。そこで本実施例では重みインダクタンス
14と直列にリセットゲート15を挿入し、適当なタイ
ミングでリセット信号線を通して電流を流してやること
により、リセットゲート15を電圧状態にスイッチさせ
、重みインダクタンス14とゲート11からなる超伝導
閉ループの電流をリセットする。このリセットゲート1
5としては、図2に示した2接合量子干渉計を用いるこ
とができる。
Furthermore, once a current flows through the weight inductance 14, the current continues to flow through the superconducting closed loop including the weight inductance 14 and the gate 11 even after the input current falls. Therefore, in this embodiment, a reset gate 15 is inserted in series with the weight inductance 14, and a current is caused to flow through the reset signal line at an appropriate timing to switch the reset gate 15 to a voltage state. Reset the current in the superconducting closed loop. This reset gate 1
5, the two-junction quantum interferometer shown in FIG. 2 can be used.

【0030】以上説明したように本実施例の回路を用い
れば、重みメモリの“1”、“0”の値Wと入力電流I
inの積に対応した循環電流を超伝導ニューロン回路の
超伝導閉ループに誘起することができ、本実施例の回路
が、2値の重みを持ったシナプス回路として働くことが
わかる。
As explained above, if the circuit of this embodiment is used, the values W of "1" and "0" of the weight memory and the input current I
It can be seen that a circulating current corresponding to the product of in can be induced in the superconducting closed loop of the superconducting neuron circuit, and that the circuit of this example works as a synaptic circuit with binary weights.

【0031】また本実施例では、ゲート11、リセット
ゲート15として2接合量子干渉計を用いたが、インラ
インゲートや3接合量子干渉計等の他の種類のジョセフ
ソン接合を用いたゲートを用いることもできる。さらに
リセットゲート15の代わりに、値の小さな抵抗体を重
みゲート14と直列に挿入することもできる。
Further, in this embodiment, a two-junction quantum interferometer is used as the gate 11 and the reset gate 15, but gates using other types of Josephson junctions such as an in-line gate or a three-junction quantum interferometer may be used. You can also do it. Furthermore, instead of the reset gate 15, a resistor with a small value can be inserted in series with the weight gate 14.

【0032】(実施例2)図4は、第2の発明の実施例
を説明するための図である。以下図4を用いて第2の発
明の実施例の説明を行う。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment of the second invention. An embodiment of the second invention will be described below using FIG.

【0033】本シナプス回路は、ジョセフソン素子を用
いたゲート11、他ニューロン回路からの出力電流また
は外部からの信号電流が本シナプス回路の入力電流Ii
nとして供給される入力線12、重みメモリ13、ゲー
ト11と並列に配置された重みインダクタンス14、リ
セットゲート15、リセット信号線16で構成されたユ
ニットが4個直列につながっている。図4上から上記ユ
ニットをA、B、C、Dと名付けるとA、B、C、Dの
重みインダクタンス14と超伝導ニューロン素子の入力
部起伝導閉ループ102間の相互インダクタンスの値の
比は1:2:4:8になっている。4個のゲート11は
入力線12からゲート電流Iinを供給されそれぞれに
付属したメモリ13から制御電流Iw を供給される。 またそれぞれの重みインダクタンス14は(従来の技術
)の項で述べた超伝導ニューロン素子の入力部超伝導閉
ループ102と磁気的に結合している。
In this synapse circuit, the output current from the gate 11 using a Josephson element, the output current from other neuron circuits, or the signal current from the outside is the input current Ii of the synapse circuit.
Four units are connected in series, each consisting of an input line 12 supplied as signal n, a weight memory 13, a weight inductance 14 arranged in parallel with the gate 11, a reset gate 15, and a reset signal line 16. If the above units are named A, B, C, and D from the top of FIG. 4, the ratio of the mutual inductance between the weighted inductances 14 of A, B, C, and D and the input closed loop 102 of the superconducting neuron element is 1. :2:4:8. The four gates 11 are supplied with a gate current Iin from an input line 12, and are supplied with a control current Iw from a memory 13 attached to each gate. Each weight inductance 14 is also magnetically coupled to the input superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron element described in the (Prior Art) section.

【0034】本実施例ではゲート11として図2に等価
回路を示す2接合量子干渉計を用いる。2接合量子干渉
計は超伝導閉ループにジョセフソン素子21を2個含ん
でおり、ゲート電流路23からゲート電流Ig が供給
され、インダクタンス22を介して制御電流路24から
制御電流Ic が供給される。また2接合量子干渉は図
3に示すしきい値特性を有しており、動作点がしきい値
の山の中にあるときは、超伝導状態にあるが、動作点が
しきい値の山の外に出ると電圧状態にスイッチする。本
実施例ではジョセフソン素子21の臨界電流値がそれぞ
れ0.4mA、インダクタンス22の値がそれぞれ0.
85pHの2接合量子干渉計を用いる。
In this embodiment, a two-junction quantum interferometer whose equivalent circuit is shown in FIG. 2 is used as the gate 11. The two-junction quantum interferometer includes two Josephson elements 21 in a superconducting closed loop, a gate current Ig is supplied from a gate current path 23, and a control current Ic is supplied from a control current path 24 via an inductance 22. . In addition, two-junction quantum interference has the threshold characteristic shown in Figure 3, and when the operating point is within the peak of the threshold, it is in a superconducting state; When it goes outside, it switches to voltage state. In this embodiment, the critical current value of the Josephson element 21 is 0.4 mA, and the value of the inductance 22 is 0.4 mA.
A two-junction quantum interferometer with a pH of 85 is used.

【0035】入力線12を通して入力電流Iinが0.
6mAが供給されるとIinはゲート11を含むパスと
重みインダクタンス14を含むパスのインダクタンス比
に応じて分流する。ゲート11とリセットゲート15の
等価インダクタンスをそれぞれ0.4pH、A、B、C
、Dの重みインダクタンスの自己インダクタンス値をそ
れぞれ10pH、20pH、30pH、80pHとする
と、A、B、C、Dのゲート11にはそれぞれ96%、
98%、99%、99.5%の入力電流Iinが流れる
。このとき重みメモリからの出力が“1”であり重み電
流Iw が0.6mA流れているユニットのゲート11
は動作点が図3の動作点32から動作点33に移りしき
い値の山の外に出るため電圧状態にスイッチし、入力電
流はすべて重みインダクタンス14を含むパスに流れる
。入力電流Iinが先に流れて、重み電流Iw が後か
ら流れても、図3動作点は、動作点31から動作点33
に移るため同様にゲート11はスイッチする。一方重み
メモリからの出力が“0”であり重み電流Iw が流れ
ていないユニットのゲート11は超伝導状態を保ち、重
みインダクタンス14には電流はほとんど流れない。
The input current Iin through the input line 12 is 0.
When 6 mA is supplied, Iin is divided according to the inductance ratio of the path including the gate 11 and the path including the weight inductance 14. The equivalent inductance of gate 11 and reset gate 15 is 0.4pH, A, B, C, respectively.
, D are 10 pH, 20 pH, 30 pH, and 80 pH, respectively, and the gates 11 of A, B, C, and D each have 96%,
Input current Iin of 98%, 99%, and 99.5% flows. At this time, the output from the weight memory is "1" and the weight current Iw is flowing at 0.6 mA at the gate 11 of the unit.
switches to a voltage state so that the operating point moves from operating point 32 to operating point 33 in FIG. Even if the input current Iin flows first and the weighting current Iw flows later, the operating point in FIG. 3 will change from operating point 31 to operating point 33.
The gate 11 is similarly switched to move to . On the other hand, the gate 11 of the unit whose output from the weight memory is "0" and no weight current Iw flows therein maintains a superconducting state, and almost no current flows through the weight inductance 14.

【0036】本実施例ではA、B、C、D各ユニットの
重みインダクタンス14と超伝導ニューロン素子の入力
部超伝導閉ループ102との相互インダクタンスの比は
1:2:4:8になっているため、ユニットAの重みイ
ンダクタンス14と超伝導閉ループ102間の相互イン
ダクタンスをM、超伝導閉ループ102の総インダクタ
ンスをLとすると、各重みメモリ13からの出力の組み
合せによって、超伝導閉ループには、M/L・(WA 
+2WB +4Wc +8WD )・Iinの循環電流
が誘起される。ここでWA 、WB 、WC 、WD 
はそれぞれユニットA、B、C、Dの重みメモリ13か
らの出力で“0”または“1”の値をもつ。つまり本回
路は、WA 、WB 、WC 、WD の組み合せで、
4ビットの異なる値の循環電流を超電流を超伝導閉ルー
プ102中に誘起できる。
In this embodiment, the ratio of mutual inductance between the weight inductance 14 of each unit A, B, C, and D and the superconducting closed loop 102 at the input section of the superconducting neuron element is 1:2:4:8. Therefore, if the mutual inductance between the weight inductance 14 of unit A and the superconducting closed loop 102 is M, and the total inductance of the superconducting closed loop 102 is L, then by combining the outputs from each weight memory 13, the superconducting closed loop has M. /L・(WA
A circulating current of +2WB +4Wc +8WD )·Iin is induced. Here WA , WB , WC , WD
are output from the weight memories 13 of units A, B, C, and D, respectively, and have a value of "0" or "1". In other words, this circuit is a combination of WA, WB, WC, and WD.
A supercurrent with four bits of different values of circulating current can be induced in the superconducting closed loop 102.

【0037】本回路によって超伝導閉ループ102中誘
起された循環電流は他のシナプス回路による循環電流と
足し合せられ、その値があるしきい値を超えると超伝導
ニューロン素子のスイッチングエレメント104が電圧
状態にスイッチし、出力線106に出力が出される。
The circulating current induced in the superconducting closed loop 102 by this circuit is added to the circulating current from other synaptic circuits, and when the value exceeds a certain threshold, the switching element 104 of the superconducting neuron element changes to the voltage state. The output is output to the output line 106.

【0038】また一度重みインダクタンス14に電流が
流れると、入力電流が立ち下がった後も、重みインダク
タンス14とゲート11を含む超伝導ループには電流が
流れつづける。そこで本実施例では重みインダクタンス
14と直列にリセットゲート15を挿入し、適当なタイ
ミングでリセット信号線を通して電流を流してやること
により、リセットゲート15を電圧状態にスイッチさせ
、重みインダクタンス14とゲート11からなる超伝導
閉ループの電流をリセットする。このリセットゲート1
5としては、図2に示した2接合量子干渉計を用いるこ
とができる。
Furthermore, once a current flows through the weight inductance 14, the current continues to flow through the superconducting loop including the weight inductance 14 and the gate 11 even after the input current falls. Therefore, in this embodiment, a reset gate 15 is inserted in series with the weight inductance 14, and a current is caused to flow through the reset signal line at an appropriate timing to switch the reset gate 15 to a voltage state. Reset the current in the superconducting closed loop. This reset gate 1
5, the two-junction quantum interferometer shown in FIG. 2 can be used.

【0039】以上説明したように本実施例の回路を用い
れば、入力電流Iinに対して各ユニットの重みメモリ
13の値の組み合せにより4ビットの異なる値の循環電
流を超伝導閉ループ中の誘起でき、本実施例の回路は、
4ビットの可変重みを持つシナプス回路として動作する
。   本実施例では、ユニット数を4とし各ユニットの重
みインダクタンスの値の比を1:2:4:8としたが、
ユニットの数を変えたり、各ユニットの重みインダクタ
ンスの値の比を変えることで、所望の可変重みを有する
シナプス回路を構成できる。
As explained above, by using the circuit of this embodiment, it is possible to induce circulating currents of different values in 4 bits in the superconducting closed loop by combining the values of the weight memory 13 of each unit with respect to the input current Iin. , the circuit of this example is
It operates as a synapse circuit with a 4-bit variable weight. In this example, the number of units is 4, and the ratio of the weight inductance values of each unit is 1:2:4:8.
By changing the number of units or changing the ratio of weight inductance values of each unit, a synapse circuit having a desired variable weight can be configured.

【0040】また本実施例では、ゲート11、リセット
ゲート15として2接合量子干渉計を用いたが、インラ
インゲートや3接合量子干渉計等の他種類のジョセフソ
ン接合を用いたゲートを用いることもできる。さらにリ
セットゲート15の代わりに、値の小さな抵抗体を重み
インダクタンス14と直列に挿入することもできる。
Further, in this embodiment, a two-junction quantum interferometer is used as the gate 11 and the reset gate 15, but gates using other types of Josephson junctions such as an in-line gate or a three-junction quantum interferometer may also be used. can. Furthermore, instead of the reset gate 15, a resistor with a small value can be inserted in series with the weight inductance 14.

【0041】(実施例3)図5は、第3の発明の実施例
を説明するための図である。以下図5を用いて、第3の
発明の実施例の説明を行う。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the third invention. An embodiment of the third invention will be described below with reference to FIG.

【0042】本シナプス回路は、ジョセフソン素子を用
いたゲート11、他ニューロン回路からの出力電流また
は、外部からの信号電流が本シナプス回路の入力電流I
inとして供給される入力線12、重みメモリ13、外
部からのゲート電流Ig によってバイアスされ、入力
電流Iinと重みメモリ13からの出力電流Iw を制
御電流とする磁界結合型ANDゲート51、ANDゲー
ト51と並列に配置され超伝導ニューロン素子の入力部
超伝導閉ループ102と磁気的に結合した重みインダク
タンス14、リセットゲート15、リセット信号線16
で構成されたユニットが4個直列につながっている。図
5上から上記ユニットをA、B、C、Dと名付けると、
A、B、C、Dの重みインダクタンス14と超伝導閉ル
ープ102間の相互インダクタンスの値の比は、1:2
:4:8になっている。
This synapse circuit uses a gate 11 using a Josephson element, an output current from another neuron circuit, or a signal current from the outside as an input current I of the synapse circuit.
an input line 12 supplied as in, a weight memory 13, a magnetic field coupling type AND gate 51 biased by an external gate current Ig, and using the input current Iin and the output current Iw from the weight memory 13 as control currents; A weight inductance 14, a reset gate 15, and a reset signal line 16 arranged in parallel with the superconducting neuron element and magnetically coupled to the input superconducting closed loop 102.
Four units are connected in series. If the above units are named A, B, C, and D from the top of Fig. 5,
The ratio of the mutual inductance values between the weighted inductances 14 of A, B, C, and D and the superconducting closed loop 102 is 1:2.
:4:8.

【0043】本実施例では、ANDゲート51として図
2に等価回路を示す2接合量子干渉計を用いる。2接合
量子干渉計は、超伝導閉ループにジョセフソン素子21
を2個含んでおり、ゲート電流路23からゲート電流I
g が供給され、インダクタンス22を介して制御電流
路24から制御電流Ic が供給される。なお図2では
制御電流路24は一本しか示してないが、本ゲートはA
NDゲートであるため、制御電流路24は2本となる。 また2接合量子干渉計は、図3に示すしきい値特性を有
しており、動作点がしきい値の山の中にあるときは、超
伝導状態にあるが、動作点がしきい値の山の外に出ると
電圧状態にスイッチする。
In this embodiment, a two-junction quantum interferometer whose equivalent circuit is shown in FIG. 2 is used as the AND gate 51. A two-junction quantum interferometer uses a Josephson element 21 in a superconducting closed loop.
, and the gate current I from the gate current path 23.
g is supplied, and a control current Ic is supplied from a control current path 24 via an inductance 22. Although only one control current path 24 is shown in FIG. 2, this gate is
Since it is an ND gate, there are two control current paths 24. In addition, the two-junction quantum interferometer has the threshold characteristics shown in Figure 3, and when the operating point is within the peak of the threshold, it is in a superconducting state; When you get out of the mountain, it switches to voltage state.

【0044】本実施例では、ジョセフソン素子21の臨
界電流値がそれぞれ0.4mA、インダクタンス22の
値がそれぞれ0.85pHの2接合量子干渉計を用いる
In this embodiment, a two-junction quantum interferometer is used in which the Josephson elements 21 each have a critical current value of 0.4 mA, and the inductances 22 each have a value of 0.85 pH.

【0045】ANDゲート51にゲート電流Ig が0
.4mA供給された状態で、入力線12を通して入力電
流Iinが0.3mA供給されると、ANDゲート51
の動作点は、図3の動作点34から、動作点35に移る
。動作点35はしきい値の山の内側にあるので、これだ
けでは、ANDゲート51はスイッチしない。この状態
に、重みメモリ13からの出力電流Iw が0.3mA
あると、動作点は図3の動作点35から動作点36に移
りしきい値の山の外に出るため、ANDゲート51は電
圧状態にスイッチする。また、重みメモリからの出力電
流Iw だけが流れており、入力電流Iinが流れてい
ない状態でも、動作点は動作点35にありANDゲート
51はスイッチしない。
Gate current Ig of AND gate 51 is 0
.. When an input current Iin of 0.3 mA is supplied through the input line 12 in a state where 4 mA is supplied, the AND gate 51
The operating point moves from operating point 34 in FIG. 3 to operating point 35. Since the operating point 35 is located inside the peak of the threshold value, the AND gate 51 will not switch based on this point alone. In this state, the output current Iw from the weight memory 13 is 0.3 mA.
If so, the operating point moves from the operating point 35 to the operating point 36 in FIG. 3 and goes outside the threshold peak, so the AND gate 51 switches to the voltage state. Further, even when only the output current Iw from the weight memory is flowing and the input current Iin is not flowing, the operating point is at the operating point 35 and the AND gate 51 does not switch.

【0046】ANDゲート51が電圧状態にスイッチす
ると、ゲート電流Ig はすべて重みインダクタンス1
4を含むパスの方に流れる。重みインダクタンス14に
電流が流れると、超伝導ニューロン回路の超伝導閉ルー
プ102に循環電流が誘起される。本実施例では、A、
B、C、D各ユニットの重みインダクタンス14と、超
伝導閉ループ102との相互インダクタンス値の比は、
1:2:4:8になっているため、ユニットAの重みイ
ンダクタンス14と超伝導閉ループ102間の相互イン
ダクタンスをM、超伝導閉ループ102の総インダクタ
ンスをLとすると、超伝導閉ループに誘起される循環電
流Icir は次式で表わされる。
When the AND gate 51 switches to the voltage state, the gate current Ig is all connected to the weighted inductance 1
Flows toward the path containing 4. When a current flows through the weight inductance 14, a circulating current is induced in the superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron circuit. In this example, A,
The ratio of the weight inductance 14 of each unit B, C, D and the mutual inductance value of the superconducting closed loop 102 is:
Since the ratio is 1:2:4:8, if the mutual inductance between the weight inductance 14 of unit A and the superconducting closed loop 102 is M, and the total inductance of the superconducting closed loop 102 is L, then The circulating current Icir is expressed by the following equation.

【0047】Icir =M/L・(GA +2GB 
+4GC +8GD )・Ig ここでGA 、GB 、GC 、GD はユニットA、
B、C、Dのゲートの51のスイッチの有無を表す“1
”、“0”の値である。入力電流Iin、重みメモリか
らの出力電流Iw を“1”、“0”のデジタル信号と
して取りあつかうと、Gi =Iin・Iwiとなるの
でIcir は次式のように書ける。(Gi 、Iwi
はユニットiのANDゲート51のスイッチおよびIw
 の有無を表す。)Icir =M/L・(Iin・I
wA+2Iin・IwB+4Iin・IwC+8Iin
・IwD)・Ig =M/L・Ig ・Iin(IwA
+2IwB+4IwC+8IwD)L、M、Ig の値
は一定であるため、本回路は、デジタル信号Iinに対
して、0から15までの4ビットの重みを付けて、その
重みに対応した循環電流Icir と超伝導ニューロン
素子の入力部超伝導閉ループ102に誘起するシナプス
回路である。
[0047]Icir =M/L・(GA +2GB
+4GC +8GD)・Ig Here, GA, GB, GC, GD are unit A,
“1” indicates the presence or absence of 51 switches of gates B, C, and D.
”, “0”. If the input current Iin and the output current Iw from the weight memory are treated as digital signals of “1” and “0”, then Gi = Iin・Iwi, so Icir can be calculated using the following equation. It can be written as (Gi, Iwi
is the switch of AND gate 51 of unit i and Iw
Indicates the presence or absence of ) Icir = M/L・(Iin・I
wA+2Iin・IwB+4Iin・IwC+8Iin
・IwD)・Ig =M/L・Ig ・Iin(IwA
+2IwB+4IwC+8IwD) Since the values of L, M, and Ig are constant, this circuit assigns 4-bit weights from 0 to 15 to the digital signal Iin, and calculates the circulating current Icir and superconductivity corresponding to the weights. This is a synaptic circuit induced in the input superconducting closed loop 102 of the neuron element.

【0048】本シナプス回路によって超伝導閉ループ1
02中に誘起された循環電流は、他シナプス回路による
循環電流と足し合せられ、その値があるしきい値を超え
ると超伝導ニューロン回路のスイッチングエレメント1
04が電圧状態にスイッチし、出力線106に出力が出
される。
[0048] This synaptic circuit creates superconducting closed loop 1.
The circulating current induced during 02 is added to the circulating current from other synaptic circuits, and when the value exceeds a certain threshold, switching element 1 of the superconducting neuron circuit
04 switches to a voltage state, and output is provided on output line 106.

【0049】また一度重みインダクタンス14に電流が
流れると、入力電流が立ち下がった後も、重みインダク
タンス14とゲート11を含む超伝導ループには電流が
流れつづける。そこで本実施例では重みインダクタンス
14と直列にリセットゲート15を挿入し、適当なタイ
ミングでリセット信号線を通して電流を流してやること
により、リセットゲート15を電圧状態にスイッチさせ
、重みインダクタンス14とゲート11からなる超伝導
ループの電流をリセットする。このリセットゲート15
としては、図2に示した2接合量子干渉計を用いること
ができる。
Furthermore, once a current flows through the weight inductance 14, the current continues to flow through the superconducting loop including the weight inductance 14 and the gate 11 even after the input current falls. Therefore, in this embodiment, a reset gate 15 is inserted in series with the weight inductance 14, and a current is caused to flow through the reset signal line at an appropriate timing to switch the reset gate 15 to a voltage state. This resets the current in the superconducting loop. This reset gate 15
As a method, a two-junction quantum interferometer shown in FIG. 2 can be used.

【0050】以上説明したように、本実施例の回路を用
いれば、デジタル化した入力信号Iinに対して、各ユ
ニットの重みメモリ13の値の組み合せにより4ビット
の異なる値の循環電流を超伝導閉ループ中に誘起でき、
本実施例の回路は4ビットの可変重みを持つシナプス回
路として動作する。また、入力電流IinをANDゲー
ト51のゲート電流として用いてないため、入力線12
すなわち他のニューロン素子の出力線106のインダク
タンス値がANDゲートのスイッチにより、変化しない
。さらにこのために重みインダクタンス14を含むパス
のインダクタンスを十分大きくすることができ、AND
ゲート51がスイッチしないときのもれ電流を十分小さ
くすることができる。
As explained above, if the circuit of this embodiment is used, the circulating current of different values of 4 bits can be superconducted by combining the values of the weight memory 13 of each unit with respect to the digitized input signal Iin. can be induced during closed loop,
The circuit of this embodiment operates as a synapse circuit with variable weight of 4 bits. Furthermore, since the input current Iin is not used as the gate current of the AND gate 51, the input line 12
That is, the inductance values of the output lines 106 of other neuron elements do not change due to the AND gate switch. Furthermore, for this purpose, the inductance of the path including the weight inductance 14 can be made sufficiently large, and the AND
Leakage current when the gate 51 does not switch can be made sufficiently small.

【0051】本実施例では、ユニット数を4とし各ユニ
ットの重みインダクタンスの値の比を1:2:4:8と
したが、ユニット数を変えたり、各ユニットの重みイン
ダクタンスの値の比を変えることで、所望の可変重みを
有するシナプス回路を構成できる。
In this embodiment, the number of units is 4 and the ratio of the weight inductance values of each unit is 1:2:4:8, but the number of units can be changed or the ratio of the weight inductance values of each unit can be changed. By changing the weight, a synapse circuit having a desired variable weight can be constructed.

【0052】また本実施例では、ゲート11、リセット
ゲート15として2接合量子干渉計を用いたが、インラ
インゲートや3接合量子干渉計等の他のジョセフソン接
合を用いたゲートを用いることもできる。さらにリセッ
トゲート15の代わりに、値の小さな抵抗体を重みイン
ダクタンス14と直列に挿入することもできる。
Further, in this embodiment, a two-junction quantum interferometer is used as the gate 11 and the reset gate 15, but gates using other Josephson junctions such as an in-line gate or a three-junction quantum interferometer can also be used. . Furthermore, instead of the reset gate 15, a resistor with a small value can be inserted in series with the weight inductance 14.

【0053】(実施例4)図6は、第4の発明の実施例
を説明するための図である。以下図6を用いて、第4の
発明の実施例の説明を行う。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of the fourth invention. An embodiment of the fourth invention will be described below with reference to FIG.

【0054】本シナプス回路は、ジョセフソン素子を用
いた特許請求の範囲の項に示す第2のゲートであるゲー
ト61、ゲート61を含む超伝導メモリループ62、ゲ
ート61にゲート電流Ig を供給するゲート電流路6
3、ゲート61に制御電流Ic を供給する制御電流路
64、他のニューロン回路からの出力電流または外部か
らの信号電流が本シナプス回路の入力電流Iinとして
供給される入力線12、入力線12と超伝導メモリルー
プ62を制御線に持つ特許請求の範囲の項に示す第1の
ゲートであるANDゲート51、ANDゲート51と並
列に配置され、超伝導ニューロン回路の入力部超伝導閉
ループ102と磁気的に結合した重みインダクタンス1
4、重みインダクタンス14と、ANDゲート15を含
む超伝導閉ループに流れる電流のリセットを行うリセッ
トゲート15、リセットゲート15に信号を与えるリセ
ット信号線16で構成されたユニットが4個直列につな
がっている。図6の上方から上記ユニットをA、B、C
、Dと名付けると、A、B、C、Dの重みインダクタン
ス14と超伝導閉ループ102間の相互インダクタンス
の値の比は1:2:4:8になっている。
This synapse circuit supplies a gate current Ig to a gate 61 which is the second gate shown in the claims section using a Josephson element, a superconducting memory loop 62 including the gate 61, and a gate current Ig to the gate 61. Gate current path 6
3. A control current path 64 that supplies a control current Ic to the gate 61, an input line 12 that supplies an output current from another neuron circuit or a signal current from the outside as an input current Iin to the synapse circuit; An AND gate 51, which is the first gate shown in the claims section, having a superconducting memory loop 62 as a control line, is arranged in parallel with the AND gate 51, and is connected to the superconducting closed loop 102 and the magnetic input part of the superconducting neuron circuit. weight inductance 1
4. Four units are connected in series, each consisting of a weight inductance 14, a reset gate 15 that resets the current flowing in the superconducting closed loop including an AND gate 15, and a reset signal line 16 that provides a signal to the reset gate 15. . The above units are A, B, C from above in Figure 6.
, D, the ratio of the mutual inductance values between the weight inductances 14 of A, B, C, and D and the superconducting closed loop 102 is 1:2:4:8.

【0055】本実施例では、ゲート61、ANDゲート
51として図2に等価回路を示す2接合量子干渉計を用
いる。2接合量子干渉計は超伝導閉ループにジョセフソ
ン素子21を2個含んでおり、ゲート電流路23からゲ
ート電流Igが供給され、インダクタンス22を介して
制御電流路24から制御電流Ic が供給される。なお
図2では、制御電流路24は一本しか示してないが、A
NDゲート51では、制御電流路24は2本となる。ま
た2接合量子干渉計は図3に示すしきい値特性を有して
おり、動作点がしきい値の山の中にあるときは超伝導状
態にあるが、動作点がしきい値の山の外に出ると電圧状
態にスイッチする。本実施例ではゲート61としてジョ
セフソン素子21の臨界電流値がそれぞれ0.2mA、
インダクタンス22の値がそれぞれ1.7pHの2接合
量子干渉計を用い、ANDゲート51としてジョセフソ
ン素子21の臨界電流値がそれぞれ0.4mA、インダ
クタンス22の値がそれぞれ1.7pHの2接合量子干
渉計を用いる。
In this embodiment, a two-junction quantum interferometer whose equivalent circuit is shown in FIG. 2 is used as the gate 61 and the AND gate 51. The two-junction quantum interferometer includes two Josephson elements 21 in a superconducting closed loop, a gate current Ig is supplied from a gate current path 23, and a control current Ic is supplied from a control current path 24 via an inductance 22. . Although only one control current path 24 is shown in FIG.
In the ND gate 51, there are two control current paths 24. In addition, the two-junction quantum interferometer has the threshold characteristics shown in Figure 3, and is in a superconducting state when the operating point is within the peak of the threshold; When it goes outside, it switches to voltage state. In this embodiment, the critical current value of the Josephson element 21 as the gate 61 is 0.2 mA, respectively.
A two-junction quantum interferometer in which the inductance 22 has a value of 1.7 pH is used, the critical current value of the Josephson element 21 as the AND gate 51 is 0.4 mA, and the inductance 22 has a value of 1.7 pH. Use a meter.

【0056】ゲート電流路63からゲート電流Ig が
供給されるとゲート電流Ig は、超伝導メモリループ
62のゲート61を含むパスと含まないパスとのインダ
クタンスの比に対応して分流するが、ゲート61を含ま
ないパスのインダクタンスは、ゲート61を含むパスの
インダクタンスよりずっと大きいため、ゲート電流Ig
 のほとんどはゲート61を含むパスに流れる。このと
きゲート61を含まないパスの方に分流する電流は値が
十分小さいため、ANDゲート51のスイッチに影響を
及ぼさない。ゲート61にゲート電流Ig が流れてい
る状態で制御電流路64に制御電流Ic が流れると、
ゲート61の動作点は図3の動作点31から動作点33
に移り、ゲート61は電圧状態にスイッチする。ゲート
61がスイッチするとゲート電流Ig は超伝導メモリ
ループ62のゲート61を含まないパスの方に流れる。 この状態から制御電流Ic が零になり続いてゲート電
流Ig が零になると、超伝導の閉じたループにはその
中にある磁束を保存しようとする性質があるため、ゲー
ト61を含む超伝導メモリループ62にメモル電流IM
 が流れ続ける。超伝導の閉じたループの中の磁束は量
子磁束Φ0 =2.07×10−15 (Wb/m2 
)で量子化されるため、超伝導メモリループ62のゲー
ト61を含まないパスのインダクタンスをLM 、超伝
導メモリループ全体のインダクタンスをLM0とすると
メモリ電流IM は次式で表わされる。
When the gate current Ig is supplied from the gate current path 63, the gate current Ig is divided in accordance with the ratio of inductance between the path including the gate 61 of the superconducting memory loop 62 and the path not including the gate 61. Since the inductance of the path not including gate 61 is much larger than the inductance of the path including gate 61, the gate current Ig
Most of it flows to the path including gate 61. At this time, the current shunted to the path that does not include the gate 61 has a sufficiently small value, so it does not affect the switch of the AND gate 51. When a control current Ic flows through the control current path 64 while a gate current Ig is flowing through the gate 61,
The operating point of the gate 61 is from operating point 31 to operating point 33 in FIG.
, the gate 61 switches to the voltage state. When the gate 61 switches, the gate current Ig flows toward the path of the superconducting memory loop 62 that does not include the gate 61. From this state, when the control current Ic becomes zero and subsequently the gate current Ig becomes zero, the superconducting memory including the gate 61 Memory current IM in loop 62
continues to flow. The magnetic flux in the superconducting closed loop is the quantum magnetic flux Φ0 = 2.07×10-15 (Wb/m2
), the memory current IM is expressed by the following equation, where LM is the inductance of the path that does not include the gate 61 of the superconducting memory loop 62, and LM0 is the inductance of the entire superconducting memory loop.

【0057】IM =nΦ0 /LM0ここでnは保存
される量子磁束数でありXを越えない最大の整数を表す
ガウス記号[X]を用いて次式で表される整数である。
IM=nΦ0/LM0 Here, n is the number of quantum magnetic fluxes to be conserved, and is an integer expressed by the following formula using the Gauss symbol [X] representing the largest integer not exceeding X.

【0058】n=(LM Ig /Φ0 +0.5)本
実施例では、LM 、LM0の値をそれぞれ20pH、
21pHとし、ゲート電流Ig を0.3mA流すと、
メモリ電流IMは約0.3mAとなる。この時保存され
る量子磁束Φ0 の数は3である。
n=(LM Ig /Φ0 +0.5) In this example, the values of LM and LM0 are set to 20 pH and 20 pH, respectively.
When the pH is 21 and the gate current Ig is 0.3 mA,
The memory current IM is approximately 0.3 mA. The number of quantum magnetic fluxes Φ0 conserved at this time is three.

【0059】一度超伝導メモリループ62中に流れたメ
モリ電流IM を零にもどすには、もう一度ゲート61
を電圧状態にスイッチする必要がある。そのためには、
ゲート電流Ig が流れていない状態で制御電流Ic 
だけを流してやればよい。ゲート61は、メモリ電流I
M によって、ゲート電流Ig を流したときに逆向き
にバイアスされており、動作点は図3の動作点37にあ
る。この状態から制御電流Ic が流れると、動作点は
、図3の動作点38に移りゲート61は電圧状態にスイ
ッチし、超伝導の閉じたループが破れるためメモリ電流
IM は零になる。一方メモリ電流IM が流れている
状態で、ゲート電流Ig を流すと、二つの電流は互い
に打ち消しあって動作点は図3の動作点39に移り、制
御電流Ic を流しても、動作点32に移るだけなので
ゲート61はスイッチしない。
In order to return the memory current IM that once flowed into the superconducting memory loop 62 to zero, the gate 61 is
It is necessary to switch the voltage state. for that purpose,
Control current Ic when gate current Ig is not flowing
Just let it flow. The gate 61 receives the memory current I
M is biased in the opposite direction when gate current Ig is applied, and the operating point is at operating point 37 in FIG. When the control current Ic flows from this state, the operating point shifts to the operating point 38 in FIG. 3, the gate 61 switches to a voltage state, and the closed superconducting loop is broken, so the memory current IM becomes zero. On the other hand, when the gate current Ig is applied while the memory current IM is flowing, the two currents cancel each other out and the operating point moves to the operating point 39 in FIG. The gate 61 does not switch because it only moves.

【0060】以上述べたように、本回路では、ゲート電
流Ig と制御電流Ic を同時に流すことによって超
伝導メモリループ62に流れるメモリ電流IM を“1
”にすることができ、制御電流Ic だけを流すことに
よって超伝導メモリループ62に流れるメモリ電流IM
 を“0”にすることができる。ANDゲート51は、
バイアス電流Ib でバイアスされた状態で、入力線1
2からの入力電流Iinと、超伝導メモリループ62か
らのメモリ電流IM がともに流れると動作点が図3の
動作点34から動作点35を通り動作点36に移り電圧
状態にスイッチする。ANDゲート51がスイッチする
と、ANDゲート51をバイアスしていたバイアス電流
Ib は、重みインダクタンス14の方に流れる。重み
インダクタンス14に電流が流れると、重みインダクタ
ンス14と磁気的に結合した超伝導ニューロン素子の超
伝導閉ループ102に循環電流が誘起される。
As described above, in this circuit, the memory current IM flowing through the superconducting memory loop 62 is set to "1" by simultaneously flowing the gate current Ig and the control current Ic.
”, and the memory current IM flowing through the superconducting memory loop 62 by flowing only the control current Ic
can be set to "0". AND gate 51 is
Input line 1 is biased with bias current Ib.
When the input current Iin from the superconducting memory loop 62 and the memory current IM from the superconducting memory loop 62 flow together, the operating point moves from the operating point 34 to the operating point 36 through the operating point 35 in FIG. 3, and switches to the voltage state. When the AND gate 51 switches, the bias current Ib biasing the AND gate 51 flows toward the weight inductance 14. When a current flows through the weighting inductance 14, a circulating current is induced in the superconducting closed loop 102 of the superconducting neuron element magnetically coupled to the weighting inductance 14.

【0061】本実施例ではA、B、C、D、各ユニット
の重みインダクタンス14と超伝導閉ループ102との
相互インダクタンス値の比は、1:2:4:8になって
いるため、ユニットAの重みインダクタンス14と超伝
導閉ループ102間の相互インダクタンスをM、超伝導
閉ループ102の総インダクタンスをLとすると、超伝
導閉ループに誘起される循環電流Icir は次式で表
わされる。
In this embodiment, since the ratio of mutual inductance values between the weight inductance 14 of each unit A, B, C, and D and the superconducting closed loop 102 is 1:2:4:8, unit A When the mutual inductance between the weighted inductance 14 and the superconducting closed loop 102 is M, and the total inductance of the superconducting closed loop 102 is L, the circulating current Icir induced in the superconducting closed loop is expressed by the following equation.

【0062】Icir =M/L・(GA +2GB 
+4GC +8GD )・Ib   ここでGA 、GB 、GC 、GD はユニット
A、B、C、Dのゲート51のスイッチの有無を表す“
1”、“0”の値である。入力電流Iinメモリ電流I
M を“1”、“0”のデジタル信号として取りあつか
うとGi =Iin・IMiとなるのでIcir は次
式のように書ける。(Gi 、IMiは、ユニットiの
ANDゲート51のスイッチ、およびIM の有無を表
す。)Icir =M/L・(Iin・IMA+2Ii
n・IMB+4Iin・IMC+8Iin・IMD)・
Ib =M/L・Ib ・Iin(IMA+2IMB+
4IMC+8IMD)L、M、Ib の値は一定である
ため本回路は、超伝導メモリループ62にメモリ電流I
M が保存されているかどうかによって、デジタル信号
Iinに対して0から15までの4ビットの重みを付け
て、その重みに対応した循環電流Icir を超伝導ニ
ューロン素子の入力部超伝導閉ループ102に誘起する
シナプス回路である。
Icir =M/L・(GA +2GB
+4GC +8GD)・Ib Here, GA, GB, GC, GD represent the presence or absence of switches for the gates 51 of units A, B, C, and D.
1” and “0”.Input current Iin Memory current I
If M is treated as a digital signal of "1" and "0", Gi =Iin·IMi, so Icir can be written as the following equation. (Gi, IMi represent the switch of the AND gate 51 of unit i and the presence or absence of IM.) Icir = M/L・(Iin・IMA+2Ii
n・IMB+4Iin・IMC+8Iin・IMD)・
Ib =M/L・Ib・Iin(IMA+2IMB+
4IMC+8IMD) Since the values of L, M, and Ib are constant, this circuit applies a memory current I to the superconducting memory loop 62.
Depending on whether M is stored, a 4-bit weight from 0 to 15 is assigned to the digital signal Iin, and a circulating current Icir corresponding to the weight is induced in the superconducting closed loop 102 of the input section of the superconducting neuron element. It is a synaptic circuit that

【0063】本シナプス回路によって超伝導閉ループ1
02中に誘起された循環電流は、他シナプス回路による
循環電流と足し合せられ、その値があるしきい値を起え
ると超伝導ニューロン回路のスイッチングエレメント1
04が電圧状態にスイッチし、出力線106に出力が出
される。
[0063] This synaptic circuit creates superconducting closed loop 1.
The circulating current induced during 02 is added to the circulating current from other synaptic circuits, and when the value reaches a certain threshold, switching element 1 of the superconducting neuron circuit
04 switches to a voltage state, and output is provided on output line 106.

【0064】また一度重みインダクタンス14に電流が
流れると、入力電流が立ち下がった後も、重みインダク
タンス14とゲート11を含む超伝導ループには電流が
流れつづける。そこで本実施例では重みインダクタンス
14と直列にリセットゲート15を挿入し、適当なタイ
ミングでリセット信号線を通して電流を流してやること
により、リセットゲート15を電圧状態にスイッチさせ
、重みインダクタンス14とゲート11からなる超伝導
ループの電流をリセットする。このリセットゲート15
としては、図2に示した2接合量子干渉計を用いること
ができる。
Furthermore, once a current flows through the weight inductance 14, the current continues to flow through the superconducting loop including the weight inductance 14 and the gate 11 even after the input current falls. Therefore, in this embodiment, a reset gate 15 is inserted in series with the weight inductance 14, and a current is caused to flow through the reset signal line at an appropriate timing to switch the reset gate 15 to a voltage state. This resets the current in the superconducting loop. This reset gate 15
As a method, a two-junction quantum interferometer shown in FIG. 2 can be used.

【0065】以上説明したように本実施例の回路を用い
れば、入力電流Iinに対して、超伝導メモリループ6
2中に保存されたメモリ電流IM により重み付けを行
い、所望の循環電流を超伝導ニューロン素子の入力部超
伝導閉ループ102に誘起する。超伝導シナプス回路が
得られる。また、超伝導メモリループ62中に流れるメ
モリ電流IM の有無はゲート電流Ig および制御電
流Ic によって制御できるため、本シナプス回路の重
みは可変である。
As explained above, if the circuit of this embodiment is used, the superconducting memory loop 6
The desired circulating current is induced in the superconducting closed loop 102 at the input of the superconducting neuron element. A superconducting synaptic circuit is obtained. Further, since the presence or absence of the memory current IM flowing in the superconducting memory loop 62 can be controlled by the gate current Ig and the control current Ic, the weight of this synaptic circuit is variable.

【0066】本実施例においては、超伝導メモリループ
62は実施例3で述べた回路を組み合せたか、実施例2
で述べた回路と組み合せても同様の効果を期待できる。
In this embodiment, the superconducting memory loop 62 is a combination of the circuits described in Embodiment 3, or a combination of the circuits described in Embodiment 2.
A similar effect can be expected even when combined with the circuit described in .

【0067】本実施例ではユニット数を4とし各ユニッ
トの重みインダクタンスの値の比を1:2:4:8とし
たが、ユニット数を変えたり、各ユニットの重みインダ
クタンスの値の比を変えることで、所望の可変重みを有
するシナプス回線を構成できる。
In this embodiment, the number of units is 4 and the weight inductance value ratio of each unit is 1:2:4:8, but the number of units or the weight inductance value ratio of each unit may be changed. By doing so, a synaptic line having a desired variable weight can be configured.

【0068】また本実施例では、ゲート11、リセット
ゲート15として2接合量子干渉計を用いたが、インラ
インゲートや3接合量子干渉計等の他のジョセフソン接
合を用いたゲートを用いることもできる。さらにリセッ
トゲート15に代わりに、値の小さな抵抗体を重みゲー
ト14と直列に挿入することもできる。
Further, in this embodiment, a two-junction quantum interferometer is used as the gate 11 and the reset gate 15, but gates using other Josephson junctions such as an in-line gate or a three-junction quantum interferometer can also be used. . Furthermore, instead of the reset gate 15, a resistor with a small value can be inserted in series with the weight gate 14.

【0069】[0069]

【発明の効果】第1の発明を用いれば、入力電流に対し
て“1”、“0”二値の重み付けが可能な超伝導シナプ
ス回路が得られる。第2の発明を用いれば、入力電流に
対して所望の値の可変重み付けが可能な超伝導シナプス
回路が得られる。第3の発明を用いれば、デジタル化し
た入力電流に対して所望の値の可変重み付けが可能な超
伝導シナプス回路が得られ、しかも、重みの大きさによ
って入力線すなわち他のニューロンの出力線の負荷が変
わることがない。また重みメモリからの出力が“0”の
ときのもれ電流も十分小さくできる。第4の発明を用い
れば超伝導メモリループを用いて可変重み付けが可能な
超伝導シナプス回路が得られる。
Effects of the Invention By using the first invention, a superconducting synapse circuit can be obtained in which binary weighting of "1" and "0" can be applied to the input current. If the second invention is used, a superconducting synapse circuit that can variable weight input current to a desired value can be obtained. By using the third invention, it is possible to obtain a superconducting synapse circuit in which variable weighting of a desired value can be applied to the digitized input current, and in addition, depending on the magnitude of the weight, the input line, that is, the output line of other neurons can be The load never changes. Furthermore, leakage current when the output from the weight memory is "0" can also be made sufficiently small. If the fourth invention is used, a superconducting synapse circuit capable of variable weighting using a superconducting memory loop can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】2接合量子干渉計を説明するための回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a two-junction quantum interferometer.

【図3】2接合量子干渉計の動作を説明するためのしき
い値特性図である。
FIG. 3 is a threshold characteristic diagram for explaining the operation of a two-junction quantum interferometer.

【図4】本発明の第2の実施例を説明するための回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を説明するための回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例を説明するための回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の超伝導ニューロン素子を説明するための
回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a conventional superconducting neuron element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11  ゲート 12  入力線 13  重みメモリ 14  重みインダクタンス 15  リセットゲート 16  リセット信号線 21  ジョセフソン素子 22  インダクタンス 23  ゲート電流路 24  制御電流路 31〜39  動作点 51  ANDゲート 61  ゲート 62  超伝導メモリループ 63  ゲート電流路 64  制御電流路 101  入力線 102  超伝導閉ループ 103  バイアス入力端 104  スイッチングエレメント 105  出力ゲート 106  出力線 107  リセットゲート 108  リセット信号線 11 Gate 12 Input line 13 Weight memory 14 Weight inductance 15 Reset gate 16 Reset signal line 21 Josephson element 22 Inductance 23 Gate current path 24 Control current path 31-39 Operating point 51 AND gate 61 Gate 62 Superconducting memory loop 63 Gate current path 64 Control current path 101 Input line 102 Superconducting closed loop 103 Bias input terminal 104 Switching element 105 Output gate 106 Output line 107 Reset gate 108 Reset signal line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  他ニューロン回路からの出力電流また
は外部からの信号電流からなる入力電流をゲート電流と
するジョセフソン素子を用いたゲートと、このゲートに
制御電流を供給する重みメモリと、超伝導ニューロン回
路の入力部超伝導閉ループと磁気的に結合しかつ前記ゲ
ートと並列に配置された重みインダクタンスを少くとも
含み、前記ゲートのスイッチにより前記入力電流を前記
重みインダクタンスに流し前記超伝導閉ループに循環電
流を誘起させることを特徴とする超伝導シナプス回路。
Claim 1: A gate using a Josephson element whose gate current is an input current consisting of an output current from another neuron circuit or a signal current from the outside, a weight memory that supplies a control current to this gate, and a superconductor. The input part of the neuron circuit includes at least a weighting inductance magnetically coupled to the superconducting closed loop and arranged in parallel with the gate, and a switch of the gate causes the input current to flow through the weighting inductance and circulating to the superconducting closed loop. A superconducting synaptic circuit characterized by inducing an electric current.
【請求項2】  他ニューロン回路からの出力電流また
は外部からの信号電流からなる入力電流をゲート電流と
するジョセフソン素子を用いたゲートとこのゲートに制
御電流を供給する重みメモリと、超伝導ニューロン回路
の入力部超伝導閉ループと磁気的に結合しかつ前記ゲー
トと並列に配置された重みインダクタンスを少くとも含
むユニットが複数個直列に接続され、前記ゲートのスイ
ッチにより前記入力電流を前記重みインダクタンスに流
し、スイッチする前記ゲートに付随した前記重みインダ
クタンスの値の組み合せにより所望の値の循環電流を前
記超伝導閉ループに誘起することを特徴とする超伝導シ
ナプス回路。
2. A gate using a Josephson element whose gate current is an input current consisting of an output current from another neuron circuit or a signal current from the outside, a weight memory that supplies a control current to this gate, and a superconducting neuron. A plurality of units magnetically coupled to the input section of the circuit superconducting closed loop and including at least a weighted inductance arranged in parallel with the gate are connected in series, and a switch of the gate causes the input current to be transferred to the weighted inductance. A superconducting synapse circuit, characterized in that a circulating current of a desired value is induced in the superconducting closed loop by a combination of values of the weight inductances associated with the gates flowing and switching.
【請求項3】  他ニューロン回路からの出力電流また
は外部からの信号電流からなる入力電流と重みメモリか
らの信号電流を制御電流とするジョセフソン素子を用い
た磁界結合型ANDゲートと、超伝導ニューロン回路の
入力部超伝導閉ループと磁気的に結合しかつ前記AND
ゲートと並列に配置された重みインダクタンスを少くと
も含むユニットが複数個直列に接続され、前記ANDゲ
ートのスイッチにより前記重みインダクタンスに電流を
流し、スイッチする前記ANDゲートに付随した前記重
みインダクタンスの値の組み合せにより所望の値の循環
電流を前記超伝導閉ループに誘起することを特徴とする
超伝導シナプス回路。
3. A magnetically coupled AND gate using a Josephson element whose control current is an input current consisting of an output current from another neuron circuit or a signal current from the outside and a signal current from a weight memory, and a superconducting neuron. The input part of the circuit is magnetically coupled to the superconducting closed loop and the AND
A plurality of units including at least a weighted inductance arranged in parallel with a gate are connected in series, and a current is caused to flow through the weighted inductance by a switch of the AND gate, and the value of the weighted inductance associated with the AND gate to be switched is determined. A superconducting synaptic circuit characterized in that a circulating current of a desired value is induced in the superconducting closed loop through combinations.
【請求項4】  ジョセフソン素子を用いた第1のゲー
トと、この第1のゲートと磁気的に結合しかつジョセフ
ソン素子を用いた第2のゲートを含む超伝導メモリルー
プと、前記第2のゲートにゲート電流を供給するゲート
電流路と、前記第2のゲートに制御電流を供給する制御
電流路と、超伝導ニューロン回路の入力超伝導閉ループ
と磁気的に結合しかつ前記第1のゲートと並列に配置さ
れた重みインダクタンスを少なくとも含み、前記超伝導
メモリループに蓄えられた循環電流の有無により前記第
1のゲートのスイッチを制御し前記超伝導閉ループに誘
起される循環電流値を制御することを特徴とする超伝導
シナプス回路。
4. A superconducting memory loop comprising: a first gate using a Josephson element; a second gate magnetically coupled to the first gate and using a Josephson element; a gate current path that supplies a gate current to the gate of the gate; a control current path that supplies a control current to the second gate; and a control current path that is magnetically coupled to the input superconducting closed loop of the superconducting neuron circuit and that is connected to the first gate. and includes at least a weighted inductance arranged in parallel with the superconducting memory loop, and controls a switch of the first gate depending on the presence or absence of a circulating current stored in the superconducting memory loop to control a circulating current value induced in the superconducting closed loop. A superconducting synaptic circuit characterized by:
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