JPH09237923A - Superconductive circuit - Google Patents

Superconductive circuit

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JPH09237923A
JPH09237923A JP8042626A JP4262696A JPH09237923A JP H09237923 A JPH09237923 A JP H09237923A JP 8042626 A JP8042626 A JP 8042626A JP 4262696 A JP4262696 A JP 4262696A JP H09237923 A JPH09237923 A JP H09237923A
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Tatsunori Hashimoto
龍典 橋本
Jiro Yoshida
二朗 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable improvement of a detection system of an optical signal as an input signal to a superconductive single magnetic flux quantum logic circuit, etc., that is, an input speed of a signal according to an operational speed of a superconductive logic circuit, and optical detection ranging over THz zone while eliminating the influence of light on a peripheral circuit. SOLUTION: This superconductive circuit has a superconductive optical detection part 110 which generates a pulse by an impedance which changes according to the radiation of an optical signal on an impedance modulation part 111 consisting of a superconductor film, etc., and a superconductive single magnetic flux quantum generation part 120 which produces or shapes single magnetic flux quantum making the pulse as the trigger, and it converts the optical signal into single magnetic flux quantum. A photosensitive part is provided to a part of a superconductor film which constitutes a superconductive electromagnetic wave transmission line, and a line end at a position apart therefrom is made an output terminal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速の超電導論
理回路の入力回路等として用いられる超電導回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting circuit used as an input circuit or the like of an ultrahigh speed superconducting logic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導回路中のインダクタンスループ内
に実現される磁束量子Φ0 (=2.07×10-15 Wb)単位で量
子化された磁束の“ある”/“なし”を“ 1”/“ 0”
に対応させ、さらに二分グラフの形式を応用した論理回
路として、RSFQ論理(RapidSingle Flux Quantum Lo
gic)等の論理回路の開発が行われている(例えば、K.K.
Likharev et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. vol.
1, 3-28(1991) 参照)。この種の単一磁束量子(Single
Flux Quantum) を用いた論理回路では、ジョセフソン素
子を用いて発生が可能な、磁束量子に対応したパルス幅
がps程度の電圧パルス(時間で積分するとΦ0 、空間で
対応する磁束密度を積分するとしてもΦ0 となる)が用
いられる。
2. Description of the Related Art "Yes" / "No" of magnetic flux quantized in units of magnetic flux quantum Φ 0 (= 2.07 × 10 -15 Wb) realized in an inductance loop in a superconducting circuit is "1" / " 0 ”
In addition, the RSFQ logic (Rapid Single Flux Quantum Lo
gic) and other logic circuits are being developed (for example, KK
Likharev et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. Vol.
1, 3-28 (1991)). This kind of single magnetic flux quantum (Single
In a logic circuit using Flux Quantum), a voltage pulse with a pulse width of about ps that can be generated using Josephson elements (Φ 0 when integrated over time, the corresponding magnetic flux density in space is integrated). Then Φ 0 ) is used.

【0003】量子化磁束パルスを用いた論理回路の計算
速度の本質的上限は、 2個のパルスの間隔を近づけてい
ったときに回路的に分離できる最小の時間によって定ま
り、磁束量子Φ0 をこの回路に用いるジョセフソン素子
(電流一電圧特性上にヒステリシスのないもの)の臨界
電流・ノーマル抵抗積(Ιc ・Rn 積)で割った値で表
される。例えば、Ιc ・Rn 積が 2mVの場合、集積回路
内で1THzに及ぶ周波数で動作させることが可能である。
現在までのところ、最高370GHzのクロック周波数で小規
模なRSFQ論理回路を動作させた例が報告されている
(B.I.Bunyk etal., Appl. Phys. Lett.,66, 646(199
5))。
The essential upper limit of the calculation speed of the logic circuit using the quantized magnetic flux pulse is determined by the minimum time that can be circuitally separated when the interval between the two pulses is reduced, and the magnetic flux quantum Φ 0 is It is expressed as a value divided by the critical current-normal resistance product (Ι c · R n product) of the Josephson device (which has no hysteresis in the current-voltage characteristic) used in this circuit. For example, if the product of Ι c · R n is 2 mV, it is possible to operate at frequencies up to 1 THz in the integrated circuit.
So far, an example of operating a small RSFQ logic circuit at a clock frequency of up to 370 GHz has been reported (BIBunyk et al., Appl. Phys. Lett., 66, 646 (199
Five)).

【0004】さらに、超電導回路では配線と素子とのイ
ンピーダンス整合が容易に実現でき、半導体トランジス
タを用いた集積回路に見られるような配線のCR時定数
により伝搬遅延が律速されることはない。伝搬遅延は伝
送線路内での電磁波の速度で信号が移動する時間で決ま
ることから、超電導回路では非常に高速な動作が可能と
なる。
Further, in the superconducting circuit, impedance matching between the wiring and the element can be easily realized, and the propagation delay is not limited by the CR time constant of the wiring as seen in an integrated circuit using semiconductor transistors. Since the propagation delay is determined by the time that the signal moves at the speed of the electromagnetic wave in the transmission line, the superconducting circuit can operate at a very high speed.

【0005】このように、単一磁束量子を用いた論理回
路は、その高速性において非常に高いポテンシャルを有
している。さらに、近年、酸化物高温超電導体を用いた
数mVのΙc ・Rn 積を有するヒステリシスのないジョセ
フソン素子が実現されており、これによって金属系超電
導体を用いたジョセフソン素子を大きく上回る演算速度
の実現が期待されている。
As described above, a logic circuit using a single magnetic flux quantum has a very high potential in its high speed. Furthermore, in recent years, without hysteresis Josephson device having iota c · R n product of several mV using an oxide high-temperature superconductor has been achieved, thereby greatly exceeding the Josephson device using a metal-based superconductor Realization of calculation speed is expected.

【0006】ところで、図15は常温機器としての半導
体回路1から同軸ケーブル2等を用いて超電導単一磁束
量子論理回路3に入力する回路構成を示しているが、上
述したような集積回路内で1THzに及ぶような高速動作を
する論理回路となると、その高速性に見合った超高速信
号を外部から同軸ケーブル2等を用いて直接入力するこ
とは非常に難しい。これは、信号周波数を非常に高くす
ることでケーブル2による損失が大きくなると、その周
波数に対応する波長に対して接続部分の大きさが無視で
きなくなり、浮遊インピーダンスの影響を非常に受け易
くなること、また外部の高インピーダンス系の半導体回
路1と超電導論理回路3、およびその間の同軸ケーブル
2の間で、反射が起きて元の信号とは異なる信号が入力
されることがないように、広帯域でインピーダンス整合
と電磁界モードの整合をとる必要があること、さらには
通常信号入力は複数導入する必要があること等の理由に
よる。
By the way, FIG. 15 shows a circuit configuration for inputting from the semiconductor circuit 1 as a room temperature device to the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit 3 using the coaxial cable 2 and the like. When it comes to a logic circuit that operates at a high speed up to 1 THz, it is very difficult to directly input an ultra-high speed signal suitable for the high speed from the outside using the coaxial cable 2 or the like. This is because if the signal frequency becomes extremely high and the loss due to the cable 2 becomes large, the size of the connection part cannot be ignored for the wavelength corresponding to that frequency, and it becomes very susceptible to the effect of stray impedance. In addition, a wide band is used so that reflection between the external high-impedance semiconductor circuit 1 and the superconducting logic circuit 3 and the coaxial cable 2 between them does not cause a signal different from the original signal to be input. This is because it is necessary to make impedance matching and electromagnetic field mode matching, and it is usually necessary to introduce a plurality of signal inputs.

【0007】一方、上述したような問題を解決するため
に、“ 0”、“ 1”のパルス列を使った電気信号を入力
信号として使う代わりに、例えばON/OFF変調された光信
号を用いて入力する方式が試みられている。図16は、
常温機器としての半導体回路1から光変調信号を光ファ
イバ等の光ケーブル4を介して光−単一磁束量子変換回
路5の光検出部5aに送り、ここで電気信号への変換を
行った後、光検出部5aと低温領域で接続された単一磁
束量子発生部5bで単一磁束量子を生成し、この単一磁
束量子を超電導単一磁束量子論理回路3に入力する回路
構成を示している。
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, instead of using an electric signal using a pulse train of "0" and "1" as an input signal, for example, an ON / OFF-modulated optical signal is used. The input method is being tried. FIG.
An optical modulation signal is sent from a semiconductor circuit 1 as a room temperature device to an optical detection unit 5a of an optical-single magnetic flux quantum conversion circuit 5 via an optical cable 4 such as an optical fiber, where it is converted into an electric signal. A circuit configuration is shown in which a single magnetic flux quantum is generated by the single magnetic flux quantum generating unit 5b connected to the photodetector 5a in a low temperature region and the single magnetic flux quantum is input to the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit 3. .

【0008】このような光を用いた入力方式で最も重要
なのは光検出部5aであり、これまでは金属/半導体/
金属(MSM)ダイオードを用いることが試みられてお
り、また光変調にはレーザーダイオードが、またケーブ
ルには光ファイバを用いた試みがなされている(Chia-c
hi Wang et al. IEEE Trans. Appl. Supercond.,5,3156
(1995)参照)。その結果、このMSMダイオードで38Gb
/sの分解能が温度2Kで得られている。
The most important input system using such light is the photodetector 5a, which has hitherto been metal / semiconductor /
Attempts have been made to use metal (MSM) diodes, laser diodes for optical modulation, and optical fibers for cables (Chia-c).
hi Wang et al. IEEE Trans. Appl. Supercond., 5,3156
(1995)). As a result, with this MSM diode, 38Gb
A resolution of / s is obtained at a temperature of 2K.

【0009】上述した光信号を用いた入力方式では、光
ファイバや光学系のレンズ等の様々なものが使用でき、
しかもこれらを用いると電気信号よりも高周波の信号を
光という形で容易に扱うことができる。さらに、光信号
の高速変調には、半導体レーザによる直接変調、光導波
路を用いた外部変調、進行波型の外部変調等を用いるこ
とができ、より高い周波数による変調が可能である。
In the input system using the optical signal described above, various types such as an optical fiber and a lens of an optical system can be used,
Moreover, by using these, a signal having a higher frequency than an electric signal can be easily handled in the form of light. Further, for the high speed modulation of the optical signal, direct modulation by a semiconductor laser, external modulation using an optical waveguide, traveling wave type external modulation, or the like can be used, and modulation at a higher frequency is possible.

【0010】また、一方が光で他方が単一磁束量子(電
気回路的に言えば決った形の電圧パルス)であるから、
両者間の直接的なインピーダンス整合等を行う必要がな
く、さらに超電導単一磁束量子論理回路3への信号導入
部において浮遊インピーダンス等を考慮する必要がない
ことから、容易に信号を導入することができる。さら
に、光ファイバで信号を光−単一磁束量子変換部に導入
することを考えるとよく分かるように、導体を信号導入
ケーブルに使用しないために、外来電磁ノイズの影響
(特に低周波ノイズ)がなく、複数の信号入力を行う場
合にもクロストークが起こりにくい。
Since one is light and the other is a single magnetic flux quantum (a voltage pulse of a fixed form in terms of an electric circuit),
Since it is not necessary to directly perform impedance matching between the two and it is not necessary to consider stray impedance and the like in the signal introducing portion to the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit 3, it is possible to easily introduce the signal. it can. Further, as is well understood when considering that the signal is introduced into the optical-single magnetic flux quantum conversion unit by the optical fiber, the influence of external electromagnetic noise (particularly low frequency noise) is caused because the conductor is not used for the signal introduction cable. Also, crosstalk is unlikely to occur even when a plurality of signals are input.

【0011】このように、光信号を用いた入力方式を適
用することによって、超電導単一磁束量子論理回路に入
力信号を容易にかつ比較的高速で導入することができ
る。
As described above, by applying the input method using the optical signal, the input signal can be introduced into the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit easily and at a relatively high speed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光検出
部として半導体回路を用いた従来の光−単一磁束量子変
換回路では、超電導単一磁束量子論理回路の演算速度に
見合うような信号の入力速度を実現することはできない
ため、超高速演算が特徴である超電導単一磁束量子論理
回路の本質的な最高性能を引き出すことは困難であっ
た。なお、金属系超電導体を用いた受光素子として、超
電導薄膜の非平衡超電導現象を利用したものが研究され
ているが、その応答速度は THzに近づくほど高速ではな
く、半導体を用いた受光素子の問題点を解決し得るよう
なものではない。
However, in the conventional optical-single-flux quantum conversion circuit using a semiconductor circuit as the photodetector, the input speed of a signal commensurate with the operation speed of the superconducting single-flux quantum logic circuit. Therefore, it was difficult to obtain the essential maximum performance of a superconducting single-flux-quantum logic circuit, which is characterized by ultra-high-speed operation. As a light-receiving element that uses a metal-based superconductor, one that utilizes the non-equilibrium superconducting phenomenon of a superconducting thin film has been studied, but its response speed is not as fast as it approaches THz. It's not a solution to the problem.

【0013】また、受光部に関しては、高速信号を検出
する場合には時定数の影響で波形が鈍ることを避けるた
めに、信号検出部のすぐ近くに受光部を配置する必要が
あるが、その一方で光を当てる性格上、超電導回路で作
製された周辺回路部分にまで光の影響が及ぶおそれがあ
ることから、受光部をあまり信号検出部に近づけること
ができないという問題がある。
Further, regarding the light receiving portion, when detecting a high-speed signal, it is necessary to dispose the light receiving portion in the immediate vicinity of the signal detecting portion in order to avoid the waveform from becoming dull due to the influence of the time constant. On the other hand, due to the nature of shining light, there is a possibility that the light may affect the peripheral circuit part made of the superconducting circuit, so that there is a problem that the light receiving part cannot be brought very close to the signal detecting part.

【0014】このように、超電導単一磁束量子論理回路
等の性能を十分に引出すためには、入力信号としての光
信号の検出方式の改良が重要である。具体的には、超電
導単一磁束量子論理回路の演算速度に見合う信号の入力
速度を実現すること、および入力波形を鈍らせることな
く、周辺の超電導回路部分への光の影響を排除し得るよ
うに受光部を信号検出部から離すことを可能にすること
が課題とされていた。本発明は、このような課題に対処
するためになされたもので、超電導単一磁束量子論理回
路等の性能を十分に引出すことを可能にした超電導回路
を提供することを目的としており、具体的には超電導単
一磁束量子論理回路の演算速度に見合う信号の入力速度
を実現した超電導回路、および入力波形の鈍りを防止し
た上で、周辺回路部分への光の影響を排除することを可
能にした超電導回路を提供することを目的としている。
As described above, in order to sufficiently bring out the performance of the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit or the like, it is important to improve the detection method of the optical signal as the input signal. Specifically, to realize an input speed of a signal corresponding to the operation speed of the superconducting single-flux quantum logic circuit and to eliminate the influence of light on the surrounding superconducting circuit portion without blunting the input waveform. In addition, it has been a problem to be able to separate the light receiving part from the signal detecting part. The present invention has been made to address such a problem, and an object of the present invention is to provide a superconducting circuit capable of sufficiently extracting the performance of a superconducting single-flux quantum logic circuit or the like. Is a superconducting circuit that realizes a signal input speed that matches the operation speed of a superconducting single-flux quantum logic circuit, and prevents the blunting of the input waveform, and it is possible to eliminate the effect of light on the peripheral circuit part. The purpose of the present invention is to provide a superconducting circuit.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明における第1の超
電導回路は、光信号が照射され、この光信号の照射によ
り変化するインピーダンスによりパルスを発生させる超
電導光検出部と、前記パルスをトリガとして単一磁束量
子を生成または整形する超電導単一磁束量子発生部とを
具備し、前記光信号を前記単一磁束量子に変換すること
を特徴としている。
A first superconducting circuit according to the present invention is provided with a superconducting light guide detecting section which is irradiated with an optical signal and generates a pulse by an impedance which changes by the irradiation of the optical signal, and the pulse is used as a trigger. And a superconducting single-flux-quantum generating unit that generates or shapes a single-flux-quantum, and converts the optical signal into the single-flux-quantum.

【0016】また、第2の超電導回路は、超電導電磁波
伝送線路を構成する超電導体膜の少なくとも 1カ所以上
に設けられた受光部と、前記超電導電磁波伝送線路の少
なくとも 1カ所以上の線路端に設けられた出力端子とを
具備することを特徴としている。
The second superconducting circuit is provided at at least one light receiving portion of the superconducting film forming the superconducting electromagnetic wave transmission line and at least one or more line ends of the superconducting electromagnetic wave transmitting line. And an output terminal connected to the output terminal.

【0017】第1の超電導回路においては、超電導体膜
や超電導カップリングや近接効果で超電導性を有してい
る部分に光を照射し、この部分の超高速で変化するイン
ピーダンスによりパルスを発生させ、このパルスをトリ
ガとして単一磁束量子を生成または整形する。光信号の
照射から単一磁束量子の発生までは、上記した超高速の
インピーダンス変化に基くため、光信号に対応する超高
速の単一磁束量子列を得ることができる。
In the first superconducting circuit, the superconducting film, the superconducting coupling, and the portion having superconductivity due to the proximity effect are irradiated with light, and a pulse is generated by the impedance of this portion which changes at high speed. , This pulse is used as a trigger to generate or shape a single flux quantum. From the irradiation of the optical signal to the generation of the single magnetic flux quantum, it is possible to obtain an ultrahigh speed single magnetic flux quantum train corresponding to the optical signal because it is based on the above-mentioned ultrahigh speed impedance change.

【0018】また、第2の超電導回路においては、超電
導電磁波伝送線路を構成する超電導体膜の一部に設けた
受光部に光を照射することによって、この受光部の光応
答出力波形を歪ませることなく、受光部から適当な距離
離した出力端子から取出すことができる。よって、光の
影響が及ばない受光部から離した位置に検出部を配置す
ることが可能となる。
Further, in the second superconducting circuit, by irradiating the light receiving portion provided on a part of the superconductor film forming the superconducting electromagnetic wave transmission line with light, the optical response output waveform of the light receiving portion is distorted. Can be taken out from the output terminal at an appropriate distance from the light receiving section. Therefore, it is possible to dispose the detection unit at a position away from the light receiving unit that is not affected by light.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0020】まず、本発明の第1の超電導回路の実施形
態について述べる。図1は本発明の第1の超電導回路を
入力回路として有する超電導論理回路の一構成例を示す
ブロック図であり、100は超電導光−単一磁束量子変
換回路、200は超電導単一磁束量子論理回路である。
First, an embodiment of the first superconducting circuit of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a superconducting logic circuit having the first superconducting circuit of the present invention as an input circuit. 100 is a superconducting light guide-single flux quantum conversion circuit, and 200 is a superconducting single flux quantum logic. Circuit.

【0021】本発明の第1の超電導回路の一実施形態で
ある超電導光−単一磁束量子変換回路100は、光信号
の受光部を含み、この受光部に照射された光信号により
変化するインピーダンスによりパルスを発生させる超電
導光検出部110と、このパルスをトリガとして単一磁
束量子を生成または整形する超電導単一磁束量子発生部
120とを有している。
A superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 100, which is an embodiment of the first superconducting circuit of the present invention, includes a light receiving portion for an optical signal, and an impedance that changes according to the optical signal applied to the light receiving portion. It has a superconducting light guide detection unit 110 that generates a pulse and a superconducting single magnetic flux quantum generation unit 120 that generates or shapes a single magnetic flux quantum by using this pulse as a trigger.

【0022】上述した超電導光検出部110は、例えば
図2に示すように、光信号pの受光部であると共に、照
射された光信号pによりインピーダンスが変化する酸化
物超電導体膜等の超電導体膜からなるインピーダンス変
調部111と、このインピーダンス変調部111のイン
ピーダンス変化によりトリガパルスを発生するトリガパ
ルス発生部112とにより実現することができる。イン
ピーダンス変調部111としては、酸化物超電導体膜中
に含まれる粒界やジョセフソン接合等を使用することも
できる。トリガパルス発生部112は、例えば図2に示
したように、インピーダンス変調部111とジョセフソ
ン素子JJ1 とを含む超電導ループにより構成される。
The above-mentioned superconducting light guide detecting section 110 is, for example, as shown in FIG. 2, a light receiving section for an optical signal p, and a superconductor such as an oxide superconducting film whose impedance changes according to the applied optical signal p. It can be realized by the impedance modulation section 111 made of a film and the trigger pulse generation section 112 that generates a trigger pulse by the impedance change of the impedance modulation section 111. As the impedance modulator 111, a grain boundary included in the oxide superconductor film, a Josephson junction, or the like can also be used. As shown in FIG. 2, for example, the trigger pulse generator 112 is composed of a superconducting loop including an impedance modulator 111 and a Josephson element JJ 1 .

【0023】また、超電導単一磁束量子発生部120
は、上記した超電導光検出部110で発生したパルスを
トリガとして、外部電源から供給されたエネルギーによ
り単一磁束量子に生成または整形(増幅)する部分であ
り、例えば上述したトリガパルス発生部112の超電導
ループと並列接続されたジョセフソン素子JJ2 (…J
n )を含む超電導ループと、このジョセフソン素子J
2 (…JJn )の部分に発生する磁束にエネルギーを
供給する外部電源(Idc2 (…Idcn ))とから構成さ
れる。超電導単一磁束量子発生部120のジョセフソン
素子JJ2 (…JJn )は、目的とする単一磁束量子の
エネルギー等に応じて複数配置してもよく、その場合の
複数のジョセフソン素子JJ2 …JJn は、それぞれ超
電導ループが並列接続されるように配置される。
Further, the superconducting single magnetic flux quantum generator 120
Is a portion that is generated or shaped (amplified) into a single magnetic flux quantum by the energy supplied from the external power source by using the pulse generated in the superconducting light guide detection unit 110 as a trigger, and for example, in the trigger pulse generation unit 112 described above. Josephson element JJ 2 (... J connected in parallel with the superconducting loop
J n ), and a superconducting loop including this Josephson device J
It is composed of an external power supply (Idc 2 (... Idc n )) that supplies energy to the magnetic flux generated in the portion J 2 (... JJ n ). A plurality of Josephson elements JJ 2 (... JJ n ) of the superconducting single-flux-quantum generating section 120 may be arranged according to the energy of the target single-flux-quantum, etc., and the plurality of Josephson elements JJ in that case. 2 ... JJ n are arranged such that the superconducting loops are connected in parallel.

【0024】図2に示した超電導光検出部110では、
酸化物超電導体膜等からなる受光部を兼ねるインピーダ
ンス変調部111に光信号pが当てられると、非平衡現
象を含む効果により超電導電子の密度が変化し、この部
分のインピーダンスが超高速で変化する。このことは、
以下の報告例からも明らかである。すなわち、酸化物超
電導体であるYBa2 Cu3 7 をH型のアンテナパタ
ーンに加工し、このH型の左右の棒の先の間に一定電流
を流した状態で真中の横棒部分にフェムト光パルスを当
てることにより、その光応答として THz帯の電磁波放射
を観測した結果が報告されている(斗内ら、信学技報 S
CE95-23, 13(1995))。
In the superconducting light guide detector 110 shown in FIG.
When the optical signal p is applied to the impedance modulation section 111 that also functions as a light receiving section made of an oxide superconductor film or the like, the density of superconducting conductors changes due to an effect including a non-equilibrium phenomenon, and the impedance of this portion changes at an ultrahigh speed. . This means
It is also clear from the following report example. That is, YBa 2 Cu 3 O 7 which is an oxide superconductor is processed into an H-shaped antenna pattern, and a constant current is applied between the tips of the left and right bars of the H-shaped femto in the middle horizontal bar. The results of observing electromagnetic radiation in the THz band as its optical response by applying an optical pulse have been reported (Tonai et al., IEICE Tech. S.
CE95-23, 13 (1995)).

【0025】上述したインピーダンス変化によって、イ
ンピーダンス変調部111とジョセフソン素子JJ1
を含む超電導ループにおける超電導バイアス電流Ιdc1
の分流比が変化する。ここで、図3(a)に示す超電導
光検出部110を例として説明する。なお、図3(b)
は実際の構成例である。今光パルスpの照射により、−
瞬インダクタンスLが増加(L(p))したとする。す
ると、ジョセフソン素子JJ1 に電流が多く流れ込み、
このジョセフソン素子JJ1 の臨界電流Ιc を適当な値
に設計しておけばΙc を超えて一瞬電圧状態となり、電
圧パルスを発生する。なお、回路の時定数は十分短く設
計しておく。
[0025] by the above-mentioned impedance change, superconducting bias current Iotadc 1 in the superconducting loop including a Josephson element JJ 1 impedance modulation section 111
The diversion ratio of changes. Here, the superconducting light guide detection unit 110 shown in FIG. 3A will be described as an example. FIG. 3 (b)
Is an actual configuration example. Now, by irradiating the light pulse p, −
It is assumed that the instantaneous inductance L has increased (L (p)). Then, a lot of current flows into the Josephson element JJ 1 ,
If the critical current Ι c of this Josephson element JJ 1 is designed to have an appropriate value, it will exceed Ι c and will be in a voltage state for a moment to generate a voltage pulse. The time constant of the circuit should be designed short enough.

【0026】上述した電圧パルス(トリガパルス)と同
時にジョセフソン素子JJ1 に発生する磁束のうち、超
電導単一磁束量子発生部120側に生じる図中上向きの
磁束は、ジョセフソン素子JJ1 と同時に一瞬電圧状態
となる超電導単一磁束量子発生部120のジョセフソン
素子JJ2 (…JJn )に移り、この超電導単一磁束量
子発生部120のジョセフソン素子JJ2 (…JJn
で外部電源より供給されたバイアス電流Ιdc2 (…Idc
n )からエネルギーをもらって単一磁束量子に成長、整
形される。
Of the magnetic flux generated in the Josephson element JJ 1 at the same time as the voltage pulse (trigger pulse) described above, the upward magnetic flux generated in the superconducting single-flux quantum generator 120 side at the same time as the Josephson element JJ 1. Josephson devices JJ 2 superconducting single flux quantum generator 120 which momentarily the voltage state transfers to (... JJ n), Josephson devices JJ 2 of the superconducting single flux quantum generator 120 (... JJ n)
Bias current Ιdc 2 (… Idc
It receives energy from n ) and grows and is shaped into a single magnetic flux quantum.

【0027】なお、ジョセフソン素子JJ0 は、トリガ
パルスおよび単一磁束量子を生成した後のリセット用素
子であり、次の光パルスに対応するために生成した不要
な量子化磁束を逃がすための素子である。
The Josephson element JJ 0 is a resetting element after the trigger pulse and the single magnetic flux quantum are generated, and is used to release the unnecessary quantized magnetic flux generated for the next optical pulse. It is an element.

【0028】光パルス信号pは、前述したように半導体
レーザによる直接変調、光導波路を用いた外部変調、進
行波型の外部変調等により高速変調することができる。
そして、このような光パルス信号pの照射から単一磁束
量子の発生までは、インピーダンス変調部111での超
高速のインピーダンス変化に基くため、高速変調させた
光パルス信号pに対応する超高速の単一磁束量子列を得
ることができる。
The optical pulse signal p can be modulated at high speed by direct modulation by a semiconductor laser, external modulation using an optical waveguide, traveling wave type external modulation, etc., as described above.
Since the irradiation of the optical pulse signal p to the generation of the single magnetic flux quantum is based on the ultra-high-speed impedance change in the impedance modulation unit 111, the ultra-high-speed modulation corresponding to the optical pulse signal p subjected to high-speed modulation is performed. A single flux quantum train can be obtained.

【0029】超電導単一磁束量子発生部120で生成ま
たは整形された、光信号pに対応する単一磁束量子列
は、超電導光−単一磁束量子変換回路100の後段の超
電導単一磁束量子論理回路200に転移され、論理演算
される。すなわち、超電導単一磁束量子論理回路200
の演算速度に見合う超高速信号(単一磁束量子列)を、
超電導光−単一磁束量子変換回路100から入力するこ
とが可能となる。そして、超電導光−単一磁束量子変換
回路100を複数系統分集積化することによって、容易
に多数チャンネルの超高速信号を超電導単一磁束量子論
理回路200に入力することができ、これによって超高
速演算が特徴である超電導単一磁束量子論理回路200
の本質的な最高性能を引き出すことが可能となる。
The single flux quantum train generated or shaped by the superconducting single flux quantum generating unit 120 and corresponding to the optical signal p is a superconducting single flux quantum logic in the subsequent stage of the superconducting light guide-single flux quantum conversion circuit 100. It is transferred to the circuit 200 and logically operated. That is, the superconducting single magnetic flux quantum logic circuit 200
An ultra-high-speed signal (single magnetic flux quantum train) commensurate with the calculation speed of
It is possible to input from the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 100. Then, by integrating the superconducting light guide-single flux quantum conversion circuit 100 for a plurality of systems, it is possible to easily input super high speed signals of a large number of channels to the superconducting single flux quantum logic circuit 200. Superconducting single-flux quantum logic circuit 200 featuring arithmetic operation
It is possible to bring out the essential maximum performance of.

【0030】次に、上述した超電導光−単一磁束量子変
換回路100の具体的構成例について、図4を参照して
説明する。図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
100は、図3(b)に示す回路を拡張して作製したも
のである。この超電導光−単一磁束量子変換回路100
を構成する超電導体膜には、YBa2 Cu3 7 膜を用
い、また各ジョセフソン素子にはYBa2 Cu3 7
PrBa2 Cu3 7/YBa2 Cu3 7 のランプエ
ッジ型接合を用いた。
Next, a specific configuration example of the above-mentioned superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 100 will be described with reference to FIG. The superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 100 shown in FIG. 4 is manufactured by expanding the circuit shown in FIG. This superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 100
The superconductor film constituting the, YBa 2 Cu 3 O 7 with film, also in each Josephson device YBa 2 Cu 3 O 7 /
A ramp edge type junction of PrBa 2 Cu 3 O 7 / YBa 2 Cu 3 O 7 was used.

【0031】図4において、11は上記YBa2 Cu3
7 膜からなる超電導バイアスライン(Idc1 )であ
り、この超電導バイアスライン11に第1および第2の
ジョセフソン素子12、13を介して受光部を兼ねるイ
ンピーダンス変調部14となるYBa2 Cu3 7 膜が
接続されている。これらによって、超電導光検出部11
0を構成する超電導ループが形成されている。ここで、
第1のジョセフソン素子12は、図3におけるジョセフ
ソン素子JJ01に相当し、また第2のジョセフソン素子
13はジョセフソン素子JJ1 に相当する。
In FIG. 4, 11 is the above YBa 2 Cu 3
YBa 2 Cu 3 which is a superconducting bias line (Idc 1 ) made of an O 7 film and which serves as an impedance modulating section 14 which also functions as a light receiving section via the first and second Josephson elements 12 and 13 on the superconducting bias line 11. The O 7 film is connected. By these, the superconducting light guide detection unit 11
A superconducting loop forming 0 is formed. here,
The first Josephson element 12 corresponds to the Josephson element JJ 01 in FIG. 3, and the second Josephson element 13 corresponds to the Josephson element JJ 1 .

【0032】また、インピーダンス変調部14となるY
Ba2 Cu3 7 膜には、インダクタンスを小さく抑え
るためにグランドプレーン15が接続されている。イン
ピーダンス変調部14となるYBa2 Cu3 7 膜は、
膜厚を他の部分よりも薄くしてあり、さらにインダクタ
ンスを下げるために幅を大幅に広げている。
Further, Y which becomes the impedance modulation section 14
A ground plane 15 is connected to the Ba 2 Cu 3 O 7 film in order to suppress inductance. The YBa 2 Cu 3 O 7 film that becomes the impedance modulation section 14 is
The film thickness is made thinner than the other parts, and the width is greatly expanded to further reduce the inductance.

【0033】インピーダンス変調部14となるYBa2
Cu3 7 膜に接続された超電導ライン16は、図3の
ジョセフソン素子JJ2 に相当する第3のジョセフソン
素子17を介して超電導バイアスライン11に接続され
ており、これらと第2のジョセフソン素子13とで超電
導単一磁束量子発生部120を構成する超電導ループが
形成されている。この超電導ループは dc-SQUID1
8を構成している。
YBa 2 serving as the impedance modulation section 14
The superconducting line 16 connected to the Cu 3 O 7 film is connected to the superconducting bias line 11 via the third Josephson element 17 corresponding to the Josephson element JJ 2 in FIG. A superconducting loop which constitutes the superconducting single magnetic flux quantum generating part 120 is formed with the Josephson element 13. This superconducting loop is dc-SQUID1
Make up eight.

【0034】この超電導単一磁束量子発生部120に
は、超電導バイアスライン19からバイアス電流Idc2
が供給される。なお、図中20は超電導コンタクトであ
る。
In the superconducting single-flux-quantum generating section 120, the bias current Idc 2 is supplied from the superconducting bias line 19.
Is supplied. In the figure, 20 is a superconducting contact.

【0035】図4に示す回路構成は、図2に示した回路
構成の n=2に相当するものである。各部分インダクタン
スの設計は、通常の超電導量子干渉素子(SQUID)
の設計にならった。各バイアスを設定した後、光ファイ
バ21を通して光パルス信号pを連続的に照射した。そ
の場合の電圧Vdcは、バイアス電流Ιdc3 を流してdc-
SQUID18の磁束を変化させながら電流−電圧特性
を測定するとシャピロステップが観測され、この電流ス
テップの間隔から求めた周波数が5GHzと光パルスの繰り
返し周波数に一致した。その様子を図5に示す。よっ
て、光信号が検出されていることが確認された。
The circuit configuration shown in FIG. 4 corresponds to n = 2 of the circuit configuration shown in FIG. The design of each partial inductance is the usual superconducting quantum interference device (SQUID)
Became the design of. After setting each bias, the optical pulse signal p was continuously irradiated through the optical fiber 21. Voltage V dc of the case, by applying a bias current Ιdc 3 dc-
When the current-voltage characteristics were measured while changing the magnetic flux of the SQUID 18, a Shapiro step was observed, and the frequency obtained from the current step interval was 5 GHz, which coincided with the optical pulse repetition frequency. This is shown in FIG. Therefore, it was confirmed that the optical signal was detected.

【0036】図6に、さらに詳しく調べるために図4を
拡張したテスト回路を示す。この回路では光パルス信号
pで発生させた単一磁束量子を、超電導トランス22の
1次側に蓄積できるようになっており、その蓄積された
磁束を 2次側の dc-SQUID23で検出できるように
なっている。図7に測定結果を示す。光パルスが 1個入
る度に階段状に dc-SQUIDの出力電圧が上がり、単
一磁束量子が送られていることが分かる。なお、これら
の試験では前述した電気的入力方式の場合のような外来
雑音等の問題は見られなかった。
FIG. 6 shows a test circuit obtained by expanding FIG. 4 for further investigation. In this circuit, the single magnetic flux quantum generated by the optical pulse signal p is transferred to the superconducting transformer 22.
It is designed to be able to store on the primary side, and the stored magnetic flux can be detected by the dc-SQUID23 on the secondary side. FIG. 7 shows the measurement results. It can be seen that the output voltage of the dc-SQUID rises stepwise each time one optical pulse enters, and that a single magnetic flux quantum is sent. In these tests, problems such as external noise as in the case of the electric input method described above were not found.

【0037】次に、本発明の第2の超電導回路の実施形
態について述べる。
Next, an embodiment of the second superconducting circuit of the present invention will be described.

【0038】図8ないし図10は、いずれも第2の超電
導回路の実施形態を示す図であり、光信号pの受光素子
として機能するものである。ここで、光信号pによる入
力波形の鈍りを防止した上で、光検出部等の周辺回路部
分への光の影響を排除するためには、超電導受光部から
光検出部等を離した上で、超電導受光部の光応答波形を
歪ませることなく伝搬させればよいことになる。従っ
て、分布定数回路の考え方を取り入れると、超電導マイ
クロストリップ線路のような超電導電磁波伝送線路を用
いればよく、かつこの超電導電磁波伝送線路は超電導体
膜を有しているから、これは受光部として利用すること
ができる。
8 to 10 are views showing an embodiment of the second superconducting circuit, which functions as a light receiving element for the optical signal p. Here, in order to prevent blunting of the input waveform due to the optical signal p and to eliminate the influence of light on the peripheral circuit parts such as the photodetection part, the photodetection part and the like should be separated from the superconducting light receiving part. Therefore, the optical response waveform of the superconducting light receiving section may be propagated without being distorted. Therefore, if the concept of the distributed constant circuit is adopted, it is sufficient to use a superconducting electromagnetic wave transmission line such as a superconducting microstrip line, and since this superconducting electromagnetic wave transmission line has a superconducting film, it is used as a light receiving part. can do.

【0039】図8に示す超電導受光素子は、超電導体膜
31、32で形成した超電導マイクロストリップ構造の
超電導電磁波伝送線路33を有している。超電導電磁波
伝送線路33を構成する一方の超電導体膜31には、直
流電源34から直流電流Idcが流されており、この超電
導体膜31のある特定の区間に受光部35が設けられて
いる。超電導電磁波伝送線路33の線路端のうち一方
は、超電導電磁波伝送線路33の特性インピーダンスZ
0 と等しい負荷インピーダンス36で整合終端されてお
り、他方の線路端が出力端子37とされている。
The superconducting light receiving element shown in FIG. 8 has a superconducting electromagnetic wave transmission line 33 having a superconducting microstrip structure formed of superconducting films 31 and 32. A DC current Idc is supplied from a DC power source 34 to one of the superconducting film 31 constituting the superconducting electromagnetic wave transmission line 33, and a light receiving portion 35 is provided in a certain section of the superconducting film 31. One of the line ends of the superconducting electromagnetic wave transmission line 33 has a characteristic impedance Z of the superconducting electromagnetic wave transmission line 33.
Matching termination is performed with a load impedance 36 equal to 0 , and the other line end serves as an output terminal 37.

【0040】上述した受光部35に相当する超電導体膜
31に光信号pを当てると、そこに電圧パルスが発生す
る。このパルスは超電導電磁波伝送線路33の両端に向
かって伝搬するが、一方の端部は整合終端されているた
め、他方の端部に設けられた出力端子37に伝搬したパ
ルスにより光を検出することができる。この際、出力端
子37からは超電導電磁波伝送線路33の特性によっ
て、光信号pに応答したパルス波形をある一定時間の遅
れをもって取出すことができる。すなわち、光信号pに
応答したパルス波形を、受光部35から適当な距離離し
た出力端子37から途中で大きく鈍らせることなく、光
パルスに対応した電圧変化、すなわちインピーダンスの
変化として取出すことが可能となる。
When the optical signal p is applied to the superconductor film 31 corresponding to the above-mentioned light receiving portion 35, a voltage pulse is generated there. This pulse propagates toward both ends of the superconducting electromagnetic wave transmission line 33, but since one end is matched and terminated, it is possible to detect light by the pulse propagated to the output terminal 37 provided at the other end. You can At this time, due to the characteristics of the superconducting electromagnetic wave transmission line 33, the pulse waveform responding to the optical signal p can be taken out from the output terminal 37 with a certain delay. That is, the pulse waveform in response to the optical signal p can be taken out as a voltage change corresponding to the optical pulse, that is, a change in impedance, without significantly blunting the output terminal 37 at a proper distance from the light receiving unit 35. Becomes

【0041】ここで、超電導体膜31への電流バイアス
の仕方としては、図9のような方式を採用することも可
能である。また図10に示すように、受光部35を複数
箇所設け、これら複数箇所の受光部35、35に光を当
てて、電気信号で演算を行ったり、また出力端子37を
複数とることも可能である。さらに、光路差をつけて複
数の区間に光を当ててパルスを強めたりすることもでき
る。
Here, as the method of biasing the current to the superconductor film 31, it is also possible to adopt the method as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 10, it is possible to provide a plurality of light receiving portions 35, apply light to the light receiving portions 35, 35 at the plurality of locations, perform an arithmetic operation with an electric signal, and provide a plurality of output terminals 37. is there. Further, it is possible to strengthen the pulse by applying light to a plurality of sections with an optical path difference.

【0042】図11は、第2の超電導回路の他の実施形
態を示す図である。同図に示すように、信号で変調され
た光パルス信号pを入射する光導波路38を、超電導電
磁波伝送線路33を構成する超電導体膜31と接触する
ように配置し、入射した光パルスLPを超電導体膜31で
分布定数的に吸収、減衰させる。さらに、光導波路38
中の光速と超電導電磁波伝送線路33中の電磁波速度と
を整合させておく。
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the second superconducting circuit. As shown in the figure, the optical waveguide 38 which receives the optical pulse signal p modulated by the signal is arranged so as to be in contact with the superconducting film 31 constituting the superconducting electromagnetic wave transmission line 33, and the incident optical pulse LP is The superconductor film 31 is absorbed and attenuated in a distributed constant manner. Further, the optical waveguide 38
The speed of light inside and the speed of electromagnetic wave in the superconducting electromagnetic wave transmission line 33 are matched.

【0043】このとき、図8の場合と同様な電流バイア
スIdcを、光を吸収するように配置した超電導体膜31
について流しておけば、入力された光パルスLPに応じた
電圧パルスVPが発生する。この電圧パルスVPと光パルス
LPの速度が整合しているために、光パルスLPはエネルギ
ーをあたかも電圧パルスVPに与えているかのように進む
につれて減衰する、一方、電圧パルスVPは光パルスLPに
よりその部分のインピーダンスが変化することによって
電流バイアスIdcからエネルギーをもらい、あたかも光
パルスLPからエネルギーをもらったかのように増大す
る。光パルスLPは出力端子37付近に到達するころには
減衰し、代わりに電圧パルスVPが出力端子37に現れ
る。このようにして、広帯域の光受光素子が構成でき
る。
At this time, the current bias Idc similar to that in FIG. 8 is arranged so as to absorb light.
If is kept flowing, the voltage pulse VP corresponding to the input optical pulse LP is generated. This voltage pulse VP and light pulse
Due to the matching of the LP velocities, the light pulse LP decays as it proceeds to give energy to the voltage pulse VP, while the voltage pulse VP changes its impedance in that part due to the light pulse LP. As a result, energy is obtained from the current bias Idc, and the energy is increased as if the energy was obtained from the light pulse LP. The optical pulse LP is attenuated when it reaches the vicinity of the output terminal 37, and the voltage pulse VP appears at the output terminal 37 instead. In this way, a broadband light receiving element can be constructed.

【0044】次に、上述した図8に示した超電導受光素
子の具体的構成例について、図12を参照して説明す
る。この超電導回路を構成する超電導体膜としては、Y
Ba2Cu3 7 膜を用いた。
Next, a specific structural example of the superconducting light receiving element shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. As a superconducting film forming this superconducting circuit, Y
A Ba 2 Cu 3 O 7 film was used.

【0045】図12において、41はYBa2 Cu3
7 (厚さ=10nm)/CeO2 (厚さ=300nm)/YBa2
3 7 (厚さ=300nm)の積層構造を有する超電導マイ
クロストリップラインであり、その一方の端部には超電
導マイクロストリップライン41の特性インピーダンス
(=10Ω)に等しい終端抵抗42が接続されている。ここ
では、終端抵抗42にモリブデンを用いており、YBa
2 Cu3 7 とモリブデンとの界面には厚さ20nmのAu
を挟んでいる。
In FIG. 12, 41 is YBa 2 Cu 3 O
7 (thickness = 10 nm) / CeO 2 (thickness = 300 nm) / YBa 2 C
It is a superconducting microstrip line having a laminated structure of u 3 O 7 (thickness = 300 nm), and has a characteristic impedance of the superconducting microstrip line 41 at one end thereof.
A terminating resistor 42 equal to (= 10Ω) is connected. Here, molybdenum is used for the termination resistor 42, and YBa
At the interface between 2 Cu 3 O 7 and molybdenum, Au with a thickness of 20 nm is used.
Is sandwiched between.

【0046】超電導マイクロストリップライン41の他
方の端部は出力端子43とされている。ここでは、出力
の測定を容易にするために、直流で出力の検出ができる
よう出力端子43に、ランプエッジジョセフソン接合4
4を接続した。このジョセフソン接合44の電流−電圧
特性に現れるシャピロステップで直流的に光が検出でき
る。なお、超電導マイクロストリップライン41に直流
電源45から直流電流を流す超電導バイアスライン46
は、特性インピーダンスを上げて高周波に影響を及ぼさ
ないようにした。
The other end of the superconducting microstrip line 41 serves as an output terminal 43. Here, in order to easily measure the output, the ramp edge Josephson junction 4 is connected to the output terminal 43 so that the output can be detected by DC.
4 connected. Light can be detected in a direct current manner by the Shapiro step appearing in the current-voltage characteristic of the Josephson junction 44. In addition, a superconducting bias line 46 that causes a direct current to flow from the DC power supply 45 to the superconducting microstrip line 41.
Has raised the characteristic impedance so that it does not affect high frequencies.

【0047】こうした超電導光学素子について、超電導
マイクロストリップライン41の中間部(受光部47)
に、光ファイバ48から5GHzで変調されたレーザー光を
照射した場合のジョセフソン素子の電流−電圧特性を図
13に示す。図13から明らかなように、周波数に相当
したシャピロステップが観測され動作が確認された。ま
た図14は、図11に示した超電導回路の具体的構成例
を示しており、LiNbO3 基板51にΤiを拡散して
長さ50mmの光導波路52を形成した後、光導波路52と
一方のYBa2 Cu3 7 膜が接触するように、図12
と同様な超電導マイクロストリップライン41を形成し
た。他の部分については、図12と同様な構成とした。
Regarding such a superconducting optical element, an intermediate portion (light receiving portion 47) of the superconducting microstrip line 41.
FIG. 13 shows the current-voltage characteristics of the Josephson element when the laser light modulated at 5 GHz is irradiated from the optical fiber 48. As is clear from FIG. 13, the Shapiro step corresponding to the frequency was observed and the operation was confirmed. Further, FIG. 14 shows a specific configuration example of the superconducting circuit shown in FIG. 11, in which Τi is diffused in a LiNbO 3 substrate 51 to form an optical waveguide 52 having a length of 50 mm, and then the optical waveguide 52 and one of As shown in FIG. 12, the YBa 2 Cu 3 O 7 film is contacted.
A superconducting microstrip line 41 similar to that was formed. The other parts have the same structure as in FIG.

【0048】図14に示した受光素子において、光ファ
イバ48からレンズ53を用いて光信号を光導波路52
に導入し、図12に示した受光素子と同様な試験を行っ
たところ、動作が確認できた。なおこの方式で、光導波
路52を超電導電磁波伝送線路の中におくことも可能で
ある。
In the light receiving element shown in FIG. 14, an optical signal is transmitted from the optical fiber 48 to the optical waveguide 52 by using the lens 53.
When the same test as the light receiving element shown in FIG. 12 was conducted, the operation was confirmed. In this method, the optical waveguide 52 can be placed in the superconducting electromagnetic wave transmission line.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の超
電導回路によれば、単一磁束量子を用いた超高速の超電
導論理回路等に対して、超高速でデータ等を入力するこ
とが可能となる。これによって、超電導論理回路等の超
高速性を十分に発揮した情報処理等を実現することがで
きる。また、第2の超電導回路によれば、周辺回路への
光の影響を排除した上で、光信号を広帯域で電気信号に
変換することが可能となる。
As described above, according to the first superconducting circuit of the present invention, it is possible to input data or the like at ultrahigh speed to an ultrahigh speed superconducting logic circuit using a single flux quantum. Is possible. As a result, it is possible to realize information processing or the like that sufficiently exhibits the ultra-high speed of the superconducting logic circuit or the like. Further, according to the second superconducting circuit, it becomes possible to convert the optical signal into an electric signal in a wide band while eliminating the influence of light on the peripheral circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の超電導回路を入力回路として
用いた超電導論理回路の一構成例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a superconducting logic circuit using the first superconducting circuit of the present invention as an input circuit.

【図2】 本発明の第1の超電導回路の一実施形態とし
ての超電導光−単一磁束量子変換回路の構成例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit as one embodiment of a first superconducting circuit of the present invention.

【図3】 図2に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
における超電導光検出部の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a superconducting light guide detection unit in the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図4】 図2に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
の具体的構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図5】 図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
で光検出を行った結果を示す図である。
5 is a diagram showing a result of performing photodetection by the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図6】 図4に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
を拡張して作製した集積回路を示す図である。
6 is a diagram showing an integrated circuit produced by expanding the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit shown in FIG. 4;

【図7】 図6に示す超電導光−単一磁束量子変換回路
で光検出を行った結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of light detection performed by the superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit shown in FIG.

【図8】 本発明の第2の超電導回路の一実施形態であ
る超電導受光素子の構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a superconducting light receiving element which is an embodiment of a second superconducting circuit of the present invention.

【図9】 図8に示す超電導受光素子の変形例の構成を
示す図である。
9 is a diagram showing a configuration of a modified example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図10】 図8に示す超電導受光素子の他の変形例の
構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of another modification of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図11】 本発明の第2の超電導回路の他の実施形態
としての超電導受光素子の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a superconducting light receiving element as another embodiment of the second superconducting circuit of the present invention.

【図12】 図8に示す超電導受光素子の具体的構成例
を示す図である。
12 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図13】 図12に示す超電導受光素子で光信号を検
知した結果を示す図である。
13 is a diagram showing a result of detecting an optical signal by the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図14】 図11に示す超電導受光素子の具体的構成
例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a specific configuration example of the superconducting light receiving element shown in FIG.

【図15】 従来の超電導単一磁束量子論理回路への電
気的な入力方式を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing an electrical input method to a conventional superconducting single-flux quantum logic circuit.

【図16】 従来の超電導単一磁束量子論理回路への光
による入力方式を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an optical input method to a conventional superconducting single-flux quantum logic circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100……超電導光−単一磁束量子変換回路 110……超電導光検出部 111……インピーダンス変調部 112……トリガパルス発生部 120……超電導単一磁束量子発生部 33……超電導電磁波伝送線路 35……受光部 37……出力端子 100 ... Superconducting light guide-single magnetic flux quantum conversion circuit 110 ... Superconducting light guide detecting section 111 ... Impedance modulating section 112 ... Trigger pulse generating section 120 ... Superconducting single magnetic flux quantum generating section 33 ... Superconducting electromagnetic wave transmission line 35 ...... Light receiving part 37 …… Output terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光信号が照射され、この光信号の照射に
より変化するインピーダンスによりパルスを発生させる
超電導光検出部と、 前記パルスをトリガとして単一磁束量子を生成または整
形する超電導単一磁束量子発生部とを具備し、前記光信
号を前記単一磁束量子に変換することを特徴とする超電
導回路。
1. A superconducting light guide detection unit which is irradiated with an optical signal and generates a pulse by an impedance which changes by the irradiation of the optical signal, and a superconducting single magnetic flux quantum which generates or shapes a single magnetic flux quantum by using the pulse as a trigger. A superconducting circuit, comprising: a generator, and converting the optical signal into the single magnetic flux quantum.
【請求項2】 超電導電磁波伝送線路を構成する超電導
体膜の少なくとも1カ所以上に設けられた受光部と、 前記超電導電磁波伝送線路の少なくとも 1カ所以上の線
路端に設けられた出力端子とを具備することを特徴とす
る超電導回路。
2. A superconductor film forming a superconducting electromagnetic wave transmission line, comprising a light receiving portion provided at at least one or more places, and an output terminal provided at at least one line end of the superconducting electromagnetic wave transmission line. A superconducting circuit characterized by:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002094133A (en) * 2000-07-28 2002-03-29 Schlumberger Technol Inc Superconducting single photon detector
JP2004363485A (en) * 2003-06-06 2004-12-24 Japan Science & Technology Agency Light-magnetic flux conversion type input interface circuit
JP2009232311A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 National Institute Of Information & Communication Technology Signal processing circuit and interface circuit
JP2013019777A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 National Institute Of Information & Communication Technology Superconducting single photon detection system and superconducting single photon detection method

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