JPH0459792B2 - - Google Patents

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JPH0459792B2
JPH0459792B2 JP61020679A JP2067986A JPH0459792B2 JP H0459792 B2 JPH0459792 B2 JP H0459792B2 JP 61020679 A JP61020679 A JP 61020679A JP 2067986 A JP2067986 A JP 2067986A JP H0459792 B2 JPH0459792 B2 JP H0459792B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
josephson
line
junction
soliton
solitons
Prior art date
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Application number
JP61020679A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62179182A (en
Inventor
Toshishige Yamada
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP61020679A priority Critical patent/JPS62179182A/en
Publication of JPS62179182A publication Critical patent/JPS62179182A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は超伝導ソリトン・デバイスに関し、特
にソリトンと結合し、アンタイソリトンとは結合
しないソリトン装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to superconducting soliton devices, and more particularly to soliton devices that couple with solitons and do not couple with anti-solitons.

(従来の技術) ジヨセフソン接合伝送線路におけるソリトン
(単一磁束量子)を情報媒体として情報処理を行
なわせる試みがなされている。ソリトンとは、当
技術分野で公知の孩立した磁束量子であつて、特
許公報昭59−17982、及び該特許に引用されてい
る文献に完全に説明されている。これらの文献に
説明されている様に、ジヨセフソン線路(即ち1
次元方向にジヨセフソン侵入長λJより十分に長い
ジヨセフソン接合)はソリトンを伝播させ得る。
ソリトンはジヨセフソン線路中に公知の方法(例
えばパルスを入力させる)によつて発生させるこ
とができ、且つジヨセフソン線路中のバイアス電
流によるローレンツカの影響の下に、ジヨセフソ
ン線路中に伝播及び加速させる事ができる。
(Prior Art) Attempts have been made to perform information processing using solitons (single magnetic flux quanta) in Josephson junction transmission lines as information media. A soliton is an elevated magnetic flux quantum well known in the art and is fully described in Japanese Patent Publication No. 17982/1998 and the references cited therein. As explained in these documents, Josephson line (i.e. 1
Josephson junctions that are sufficiently longer than the Josephson penetration length λ J in the dimension direction can propagate solitons.
A soliton can be generated in the Josephson line by a known method (for example, by inputting a pulse), and can be propagated and accelerated in the Josephson line under the influence of a Lorentzian force due to a bias current in the Josephson line. Can be done.

第3図はジヨセフソン線路中を伝播するソリト
ンを説明するための素子を斜視図である。37は
ジヨセフソン線路の上部電極、38はバリア、3
9はジヨセフソン線路の下部電極、40は単一磁
束量子(ソリトン)、41は単一磁束量子を形成
する巡回電流を表わす。図に矢印で示された方向
にできたソリトンは、その磁束の方向を変えるこ
となく、一定方向に伝播する。
FIG. 3 is a perspective view of an element for explaining a soliton propagating in a Josephson line. 37 is the upper electrode of the Josefson line, 38 is the barrier, 3
Reference numeral 9 represents the lower electrode of the Josephson line, 40 represents a single magnetic flux quantum (soliton), and 41 represents a circulating current forming the single magnetic flux quantum. A soliton formed in the direction indicated by the arrow in the figure propagates in a fixed direction without changing the direction of its magnetic flux.

第4図a,bはソリトンとアンタイソリトンの
運動を直観的に理解するために、ジヨセフソン線
路の等価回路を示したものである。同図におい
て、42はジヨセフソン接合のシンボル、43は
接合容量、44は非線形抵抗、45はジヨセフソ
ン電流、46〜50はジヨセフソン接合、51〜
58はイダクタンス、59,60は入力端子を表
わす。まず入力端子から実線で表わされる方向に
パルス電流が入力されたと仮定する。接合50ス
イツチして該接合50の両端に電圧が生じるの
で、インダクタンス54、接合49、インダクタ
ンス58に実線方向に電流が流れる。すると、接
合49は超伝導状態に戻り、今度は接合49が電
圧状態となる。接合49がスイツチして、該接合
49の両端に電圧が生じる。この動作を繰り返し
て、巡回電流が整合50から接合46へ移動す
る。次に破線で表わされる方向にパルス電流が入
力されたと仮定する。今度は破線方向の巡回電流
が接合50から、接合46へと移動する。実線方
向の巡回電流と破線方向の巡回電流とは互いに反
対向きの磁束を形成する。一方が、ソリトン、他
方がアンタイソリトンと呼ばれる。どちらをソリ
トンと呼ぶかは任意に選択してよい。
Figures 4a and 4b show equivalent circuits of Josephson lines in order to intuitively understand the motion of solitons and anti-solitons. In the figure, 42 is the symbol of a Josephson junction, 43 is a junction capacitance, 44 is a nonlinear resistance, 45 is a Josephson current, 46 to 50 are Josephson junctions, and 51 to
58 represents an inductance, and 59 and 60 represent input terminals. First, it is assumed that a pulse current is input from the input terminal in the direction shown by the solid line. Since the junction 50 is switched and a voltage is generated across the junction 50, current flows through the inductance 54, the junction 49, and the inductance 58 in the direction of the solid line. Then, the junction 49 returns to the superconducting state, and this time the junction 49 becomes a voltage state. Junction 49 switches, creating a voltage across it. By repeating this operation, the circulating current moves from matching 50 to junction 46. Next, assume that a pulse current is input in the direction indicated by the broken line. This time, the circulating current in the direction of the dashed line moves from junction 50 to junction 46. The circulating current in the direction of the solid line and the circulating current in the direction of the broken line form magnetic fluxes in opposite directions. One is called a soliton and the other is called an anti-soliton. You can arbitrarily choose which one to call a soliton.

ソリトンを情報媒体として、情報処理を行なう
ためには、バイアス電流が印加されたジヨセフソ
ン線路中を走行するソリトンとアンタイソリトン
とを区別し、一方と選択的に接合するソリトン装
置が必要である。この装置により、ソリトンとア
ンタイソリトンを分離し、情報の流れを制御でき
る。
In order to perform information processing using solitons as information media, a soliton device is required to distinguish between solitons and anti-solitons traveling in a Josephson line to which a bias current is applied, and to selectively connect one soliton to the other. This device allows separating solitons and anti-solitons and controlling the flow of information.

(発明が解決しようとする問題点) 従来、この種のジヨセフソン線路回路におい
て、ソリトンとのみ選択的に接合し、アンタイソ
リトンとは結合しないソリトン装置は提案されて
いなかつた。本発明の目的は、このソリトン装置
を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, in this type of Josephson line circuit, no soliton device has been proposed that selectively couples only solitons and does not couple with anti-solitons. It is an object of the present invention to provide such a soliton device.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、第1、第2の電極およびそれ
らに挟まれたトンネルバリアから成るジヨセフソ
ン線路3本が設けられ、これらのうち第1および
第2のジヨセフソン線路の第1の電極同志は抵抗
またはインダクタンスを介して、第2の電極同志
はジヨセフソン接合を介して接続され、更に第2
のジヨセフソン線路を第2の電極は抵抗を介して
第3のジヨセフソン線路の第1の電極に接続さ
れ、第1のジヨセフソン線路の第2の電極は抵抗
またはインダクタンスを介して第3のジヨセフソ
ン線路の第2の電極に接続され、第3のジヨセフ
ソン線路にはバイアス電流供給線が設けられてい
ることを特徴とするソリトン装置が得られる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, three Josefson lines each consisting of a first and second electrode and a tunnel barrier sandwiched between them are provided, and among these, the first and second The first electrodes of the Josephson line are connected to each other via a resistance or inductance, the second electrodes are connected to each other via a Josephson junction, and the second electrode is connected to each other via a Josephson junction.
The second electrode of the Josephson line is connected to the first electrode of the third Josephson line through a resistor, and the second electrode of the first Josephson line is connected to the third Josephson line through a resistance or inductance. A soliton device is obtained, which is connected to the second electrode and is characterized in that the third Josephson line is provided with a bias current supply line.

(作用) 本発明は、ソリトン及びアンタイソリトンが走
行するジヨスヘソン線路に、バイアス電流を印加
したジヨセフソン線路を結合させることにより、
ソリトン及びアンタイソリトンを形成する巡介電
流がバイアス電流に相乗するか否かで一方が選択
的に出力される機能を有する。
(Function) The present invention combines a Josephson line to which a bias current is applied to a Josephson line on which solitons and anti-solitons run, thereby achieving the following:
It has a function of selectively outputting one of the cyclic currents forming solitons and anti-solitons depending on whether they synergize with the bias current or not.

(実施例) 次に本発明の実施例について、図面を参照して
説明する。第1図は本発明の実施例を説明するた
めの構成図で、1〜3は各々第1〜3のジヨセフ
ソン線路、4,5はインダクタンス、6は抵抗、
7はバイアス電流供給線、8はジヨセフソン接合
を表わす。
(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention, in which 1 to 3 are first to third Josephson lines, 4 and 5 are inductances, 6 is a resistance,
7 represents a bias current supply line, and 8 represents a Josephson junction.

第1図に示された回路で、ソリトンまたはアン
タイソリトンをジヨセフソン線路1,2に走行さ
せた場合、一方が選択的にカツプルすることを第
2の等価回路を用いて説明する。ジヨセフソン線
路にソリトンを走行させるには、例えば、線路の
端に入力端子を設けて、パルス電圧を印加すれば
よい。
In the circuit shown in FIG. 1, when a soliton or an anti-soliton is made to run on Josephson lines 1 and 2, one will be selectively coupled, which will be explained using a second equivalent circuit. To run a soliton on a Josephson line, for example, an input terminal may be provided at the end of the line and a pulse voltage may be applied.

第2図において、9〜22はインダクタンス、
23〜23はジヨセフソン接合、33は抵抗、3
4〜36はバイアス電流供給線を表わす。第1図
のジヨセフソン線路1がインダクタンス9,1
0,14,15及びジヨセフソン接合23,24
より構成される回路に対応し、ジヨセフソン線路
2インダクタンス12,13,16,17及びジ
ヨセフソン接合27,28より構成される回路に
対応し、インダクタンス4,5はインダクタンス
11,18、抵抗6は抵抗33、バイアス電流供
給線7バイアス電流供給線34〜36、ジヨセフ
ソン接合8ジヨセフソン接合の対応する。尚、図
2において、実線の巡介電流をソリトン、破線の
それをアンタイソリトンと呼ぶことにする。ソリ
トンが右方から左方へ走行する過程では、接合2
6が電圧状態になつた後、接合25,29が電圧
状態となり、左方から右方へ走行する過程では、
接合25電圧状態になつた後接合26,29が電
圧状態となる。いずれの場合にも接合29に生じ
る電圧の符号は同じである。電圧状態となつた接
合29は、インダクタンス18、接合29,3
0、抵抗33より構成されるループ回路に実線で
示された方向に巡回電流を生じるが、バイアス電
流34のために接合は電圧状態となり、ソリトン
が伝播する。
In Fig. 2, 9 to 22 are inductances,
23 to 23 are Josephson junctions, 33 is a resistor, 3
4 to 36 represent bias current supply lines. Josephson line 1 in Figure 1 has an inductance of 9.1
0, 14, 15 and Josephson junction 23, 24
corresponds to a circuit composed of Josephson lines 2, inductances 12, 13, 16, 17, and Josephson junctions 27, 28, inductances 4 and 5 are inductances 11 and 18, and resistance 6 is resistance 33. , bias current supply line 7 bias current supply lines 34 to 36, Josephson junction 8 and corresponding Josephson junction. In FIG. 2, the cyclic current shown by the solid line is called a soliton, and the one shown by the broken line is called an anti-soliton. In the process of the soliton traveling from the right to the left, junction 2
6 becomes a voltage state, the junctions 25 and 29 become a voltage state, and in the process of traveling from left to right,
After junction 25 is brought to a voltage state, junctions 26 and 29 are brought to a voltage state. The sign of the voltage appearing at junction 29 is the same in both cases. The junction 29 in the voltage state has the inductance 18 and the junction 29,3
A circulating current is generated in the loop circuit composed of the resistor 33 and the resistor 33 in the direction shown by the solid line, but the bias current 34 puts the junction in a voltage state and the soliton propagates.

一方、アリタイソリトンが右方から左方へ走行
する過程では、接合26電圧状態になつた後、接
合25,29が電圧状態となり、左方から右方へ
走行する過程では、接合25が電圧状態にたつた
後、接合26,29が電圧状態となる。いずれの
場合にも接合29に生じる電圧の符号は同じであ
る。電圧状態となつた接合29は、インダクタン
ス18、接合29,30、抵抗33より構成され
るループ回路に実線で示された方向に巡回電流を
生じる。ところが、バイアス電流34巡回電流を
打ち消す方向であるため、接合30は超伝導状態
のままであり、巡回電流はループ回路内に留ま
る。抵抗のために、該電流は減衰消滅する。
On the other hand, in the process in which the aritai soliton travels from right to left, junction 26 becomes voltage state, and then junctions 25 and 29 become voltage state, and in the process in which it travels from left to right, junction 25 becomes voltage state. After reaching the state, junctions 26, 29 are brought to a voltage state. The sign of the voltage appearing at junction 29 is the same in both cases. The junction 29 in the voltage state generates a circulating current in the direction shown by the solid line in the loop circuit composed of the inductance 18, the junctions 29, 30, and the resistor 33. However, since the bias current 34 is in the direction of canceling the circular current, the junction 30 remains superconducting and the circular current remains within the loop circuit. Due to the resistance, the current decays out.

以上の説明から、ジヨセフソン線路1,2ソリ
トンが走行する場合には、ジヨセフソン線路3に
ソリトンが出力され、アンタイソリトが走行する
場合には、何も出力がない。尚、本実施例では、
ジヨセフソン線路1,2にバイアス電流供給線を
設けていないが、ソリトン、アンタイソリトンの
加速のために設けてもよい。
From the above explanation, when the Josephson line 1 and 2 solitons run, a soliton is output to the Josephson line 3, and when the untie soliton runs, there is no output. In addition, in this example,
Although bias current supply lines are not provided in the Josephson lines 1 and 2, they may be provided for accelerating solitons and anti-solitons.

(発明の効果) 本発明は、ジヨセフソン線路回路において、ソ
リトンとのみ選択的に結合し、アンタイソリトン
とは結合しないソリトン装置を提供するものであ
る。
(Effects of the Invention) The present invention provides a soliton device that selectively couples only solitons and does not couple with anti-solitons in Josephson line circuits.

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

第1図は本発明の一実施例を示した構成図、第
2図は実施例の動作原理を説明する等価回路図、
第3図はジヨセフソン線路中のソリトン運動を説
明する斜視図、第4図a,bはそのソリトンの運
動を説明するための等価回路図である。 1〜3……ジヨセフソン線路、8,23〜3
2,46〜50……ジヨセフソン接合、4,5,
9〜22,51〜58……インダクタンス、6,
33……抵抗、7,34〜36……バイアス電流
供給線。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram explaining the operating principle of the embodiment,
FIG. 3 is a perspective view illustrating the soliton movement in the Josephson line, and FIGS. 4a and 4b are equivalent circuit diagrams illustrating the soliton movement. 1~3...Jiosefson Railway, 8, 23~3
2,46-50...Josephson junction, 4,5,
9-22, 51-58...Inductance, 6,
33...Resistor, 7, 34-36...Bias current supply line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1、第2の電極およびそれらに挟まれたト
ンネルバリアから成るジヨセフソン線路3本が設
けられ、これらのうち第1および第2のジヨセフ
ソン線路の第1の電極同志は抵抗またはインダク
タンスを介して、第2の電極同志はジヨセフソン
接合を介して接続され、更に第2のジヨセフソン
線路の第2の電極は抵抗を介して第3のジヨセフ
ソン線路の第1の電極に接続され、第1のジヨセ
フソン線路の第2の電極は抵抗またはインダクタ
ンスを介して第3のジヨセフソン線路の第2の電
極に接続され、第3のジヨセフソン線路にはバイ
アス電流供給線が設けられていることを特徴とす
るソリトン装置。
1 Three Josephson lines each consisting of a first and second electrode and a tunnel barrier sandwiched between them are provided, and the first electrodes of the first and second Josephson lines are connected to each other through resistance or inductance. , the second electrodes are connected via a Josephson junction, and the second electrode of the second Josephson line is connected to the first electrode of the third Josephson line via a resistor, and the second electrode of the second Josephson line is connected to the first electrode of the third Josephson line through a resistor. A second electrode of the soliton device is connected to a second electrode of a third Josephson line via a resistance or inductance, and the third Josephson line is provided with a bias current supply line.
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