JPS63261885A - Three-junction dc squid gate - Google Patents

Three-junction dc squid gate

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JPS63261885A
JPS63261885A JP62097215A JP9721587A JPS63261885A JP S63261885 A JPS63261885 A JP S63261885A JP 62097215 A JP62097215 A JP 62097215A JP 9721587 A JP9721587 A JP 9721587A JP S63261885 A JPS63261885 A JP S63261885A
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JP
Japan
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gate
current value
inductance
junction
skid
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Pending
Application number
JP62097215A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nakagawa
博 仲川
Susumu Takada
進 高田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain high sensitivity and the wide operation margin, by specifying the relations of an inductance and a critical current value in a first branch line, a critical current value in a second branch line, and an inductance and a critical current value in a third branch line. CONSTITUTION:A superconducting closed circuit 13 is constituted of a first, a second and a third branch lines which are connected to a gate current line 11 at both ends and in the relation parallel with each other. In the first branch line, the series circuit of an inductance L1 and a Josephson element J having a critical current value Io1 is arranged. In the second branch line, only a Josephson element having a critical current value Io2 is arranged. In the third branch line, the series circuit of an inductance L2 and a Josephson element having a critical current value Io3 is arranged. These inductances L1 and L2 constitute an asymmetrical 3-junction DC SQUID gate 10 with which a control current line 12 is coupled by magnetic induction and equations (1)-(4) are satisfied. A sufficiently wide operation margin can be obtained, while high gain or high sensitivity is maintained.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はジョゼフソン効果を利用した圧接合直流スキッ
ドゲートに関し、特に高利得(高感度)と広動作マージ
ンの双方を共に満足させるべく改良された非対称三接合
直流スキッドゲートに関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a pressure junction DC skid gate using the Josephson effect, and is particularly improved to satisfy both high gain (high sensitivity) and wide operating margin. This paper relates to an asymmetric three-junction DC skid gate.

〈従来の技術〉 ジョゼフソンスイッチングゲートの一つとして直流スキ
ッドゲートが知られているが、r、Ik r+”利得を
高く採るため、昨今では開発当初の二接金型に代え、三
接合型、すなわち三つのジョゼフソン素子を用いるもの
が専ら使用されるようになっている。
<Prior art> The DC skid gate is known as one of the Josephson switching gates, but in order to achieve a high r, Ik r+” gain, recently, instead of the two-junction mold that was initially developed, a three-junction type, That is, devices using three Josephson elements are now exclusively used.

そうした三接合型直流スキッドゲートの基本的な物的構
成は第1.2図に示されるが、第1図示の圧接合直流ス
キッドゲートlOはゲート電流の供給法に関してセンタ
ーフィート型と呼ばれ、第2図示のそれはスプリットフ
ィート型と呼称される。
The basic physical configuration of such a three-junction DC skid gate is shown in Figure 1.2, and the pressure junction DC skid gate IO shown in Figure 1 is called a center foot type in terms of the gate current supply method. The one shown in Figure 2 is called a split foot type.

どちらのタイプのスキットゲ−1−10もその構成や1
00本的な作用自体はすてに周知であるため、簡7F、
に説明すると、第1図示のセンターフィート型圧接合直
流スキッドゲート10はまず、ゲート電流1gの供給線
路1+に関し、その正極側と負極側(接地側)との外接
読点p、 、 p2の間に挿入された超伝導閉回路13
を有し、この超伝導閉回路13はまた、点p、 、 p
2間に互いに並列に挿入された三つの分岐線路+31 
、]:IC,13Rから成っている。
Both types of skit games 1-10 have their structure and 1
Since the 00-like action itself is well known, simple 7F,
To explain, in the center foot type pressure junction DC skid gate 10 shown in the first diagram, first, regarding the supply line 1+ with a gate current of 1 g, between the circumscribed reading points p, , p2 of the positive electrode side and the negative electrode side (ground side). Inserted superconducting closed circuit 13
This superconducting closed circuit 13 also has points p, , p
Three branch lines inserted in parallel between 2+31
, ]: IC, 13R.

そして図中、中央に示す分岐線路1”llc中にはジョ
ゼフソン素子、I2シか含まれていないが、これと値列
な関係にある他の二つの分岐線路!3L 、13n中に
はそれぞれジョゼフソン素子J、 、 J、とインダク
タンスL1、L2の直列回路か含まれており、これら各
インダクタンスL1、L2はル制御電流線路12に形成
されたインダクタンスLc+ 、L(+2に磁気誘導結
合している。
In the figure, the branch line 1''llc shown in the center only contains the Josephson element, I2, but the other two branch lines !3L and 13n, which have a value series relationship with it, contain the Josephson element and I2, respectively. It includes a series circuit of Josephson elements J, , J, and inductances L1, L2, and these inductances L1, L2 are magnetically inductively coupled to inductances Lc+, L(+2) formed in the control current line 12. There is.

もっとも、各インダクタンスL、 、 L2: Lc、
 、I、c2は、一般に線路の長さや幅を適当に設定す
る等して形成されたものであり、図中、分割的に示され
ているインダクタンスL1、L2;l、。l 1Llc
2も、実際にはそれぞれ一連の有意線路幅部分て形成さ
れることが多い。なお抵抗R,、R2は共振抑制用のダ
ンピング抵抗であるが、場合により省略可能なこともあ
る。
However, each inductance L, , L2: Lc,
, I, c2 are generally formed by appropriately setting the length and width of the line, and the inductances L1, L2; l, are shown separately in the figure. l 1Llc
2 are often actually formed as a series of significant line width portions. Note that the resistors R and R2 are damping resistors for suppressing resonance, but may be omitted depending on the case.

こうした圧接合直流スキットゲート10ては、ゲート電
流線路Itにゲート電流+gを流した状態下で制御電流
線路12に:v制御電流1cを流すと、両者の相互作用
により超伝導閉回路13内のジョゼフソン素子J、〜J
3が所定のシーケンスに従って電圧状態にスイッチング
し、したがってスキッドゲートとしてのそれまでの零電
圧状態が電圧状態に遷移して、ゲート電流1gを負荷抵
抗R,の方に転流させることができる。
In such a pressure junction DC skid gate 10, when a :v control current 1c is passed through the control current line 12 while a gate current +g is passed through the gate current line It, the interaction between the two causes a change in the superconducting closed circuit 13. Motoko Josephson J, ~J
3 switches into a voltage state according to a predetermined sequence, so that the previously zero voltage state as a skid gate transitions to a voltage state, allowing the gate current 1g to be commutated towards the load resistor R,.

この電圧状態も、制御電流ICを零に戻し、ゲート電流
1gを零に戻せばiQ、び零電圧状態に変わり、ゲート
としてリセットすることができる。
This voltage state also changes to iQ and a zero voltage state by returning the control current IC to zero and returning the gate current 1g to zero, and can be reset as a gate.

第2図示のスプリットフィード型ゲートlOは、超伝導
閉回路13内の各インダクタンスL1、L2がそわぞれ
二つに分割されてインダクタンスLl+ +’12およ
びL2゜、1.22になり、これに対応してit、(I
御電流線路12の誘導結合インダクタンスLCI 、1
=C2も、それぞれ分割された直列インダクタンスLC
I l + Lc12およびLc21 + Lc22て
構成されている点と、ゲート電流線路11の結合点がそ
れぞれ分離抵抗を介した後、当該インダクタンスL+ 
l 1LI2 : L211L22の各接続点PII 
+P12になっている点でセンターフィード型のスキッ
トゲートと相違するが、基本的な動作は上記説明をその
まま援用することができ、相違は専ら後述の閾値特性上
に見られる。
In the split feed type gate lO shown in FIG. Correspondingly it, (I
Inductive coupling inductance LCI of control current line 12, 1
=C2 is also the divided series inductance LC
After the connection point of the gate current line 11 and the point configured as I l + Lc12 and Lc21 + Lc22 are connected via separation resistors, the inductance L+
l 1LI2: Each connection point PII of L211L22
Although it is different from the center feed type skit gate in that it is +P12, the above explanation can be used as is for the basic operation, and the difference is mainly seen in the threshold characteristics described below.

しかるにまた、上記第L2図示の圧接合直流スキットゲ
ート10は、さらに内蔵のジョゼフソン素子、1. 、
 J2. J3の臨界電流値関係から対称型と非対称型
とに分類できる。
However, the pressure junction DC skit gate 10 shown in FIG. L2 further includes a built-in Josephson element, 1. ,
J2. Based on the critical current value relationship of J3, it can be classified into symmetric type and asymmetric type.

対称型とは左右分岐線路+3L 、l:IR中のジョゼ
フソン素子J、 、 J3の臨界電流値I。l+’03
が等しく、中央の分岐線路+3C中のジョゼフソン素子
J2の臨界電流値I。2に対して共にN分の−の関係に
あるものを8い、非対称型とは左右のジョゼフソン素子
J、 、 J3の臨界電流値■。l +’03が共に異
なるものを言う。式で表せば対称型が下記式■、非対称
型が下記式■となる。
Symmetrical type means left and right branch lines +3L, l: critical current value I of Josephson element J, , J3 in IR. l+'03
are equal, and the critical current value I of the Josephson element J2 in the central branch line +3C. The asymmetric type is the critical current value of the left and right Josephson elements J, , J3. l+'03 both mean different things. If expressed as a formula, the symmetric type is the following formula (■), and the asymmetric type is the following formula (■).

101:102:[03=1:N:1   ・”−■1
01  :+02  :+03 =1 :N:K   
”・・−■なおこうした場合、正規化数“1”で表され
た臨界電流値I。1は単位電流値I。で表すことができ
る。すなわち、 ■。l”10          ・・・・・・■であ
る。
101:102:[03=1:N:1 ・”-■1
01 :+02 :+03 =1 :N:K
"...-■ In this case, the critical current value I is expressed by the normalized number "1". 1 can be expressed by the unit current value I. That is, ■.l"10... ■It is.

〈発明が解決しようとする問題点〉 例えば第1図示のセンターフィード型と第2図示のスプ
リットフィード型とを比べた上で、物理的な構造上、ど
ちらがより実用的であるかと訂う議論はすでになされて
いる。結論的には第1図に示されたセンターフィート型
スキッドゲートの方が将来的に有望とされている。第2
図示のスプリットフィード型スキッドゲートは、後述す
るように特性上において若干有利な点があるにしても、
その構造が複雑に過ぎ、かつまた相当に大型化する欠点
を否めないからである。
<Problems to be Solved by the Invention> For example, when comparing the center feed type shown in the first figure and the split feed type shown in the second figure, there is no debate as to which one is more practical in terms of physical structure. It's already been done. In conclusion, the center foot type skid gate shown in Figure 1 is considered to be more promising in the future. Second
Although the split feed type skid gate shown in the figure has some advantages in terms of characteristics as described later,
This is because the structure is too complicated and the disadvantage is that it is considerably large.

しかるに、これとは別な観点からすると、いず九の構成
を採用しようとも、なお解決しなければならない問題は
残っている。
However, from a different perspective, there are still problems that must be resolved even if the structure of Izuku is adopted.

周知のように、第L2図示構成の三接合直流スキッドゲ
ー)IQにおいて既述の0式に従う対称構成を採用し、
例えば各ジョゼフソン素?−J、〜J3の臨界電流値1
G+ =■02 + 103の関係を1:2:1(N=
2)に選んだ場合、その閾値特性は代表的に第3図示の
ようになる。
As is well known, the three-junction DC skid game (3-junction DC skid game) IQ with the configuration shown in L2 adopts a symmetrical configuration according to the formula 0 described above,
For example, each Josephson element? −J, ~J3 critical current value 1
The relationship of G+ = ■02 + 103 is 1:2:1 (N=
When 2) is selected, the threshold characteristic typically becomes as shown in the third diagram.

この特性は実際に第1図示スキッド構成において、 LIO= 0.2へ:たたしへは一9磁束量子;し+=
6.21pH; L2 = 6.21pH; 1o+=Io: IO3−210; 1(13= 10 : として得られたコンピュータシュミレーション結果に即
し、多くのプロット点をフリーハンドでたどったもので
ある。
This property is actually shown in the skid configuration shown in the first diagram as LIO = 0.2: 19 flux quanta;
6.21pH; L2 = 6.21pH; 1o+=Io: IO3-210; 1 (13=10) Many plot points were traced freehand based on the computer simulation results obtained as follows.

もっともこうした特性曲線の傾向は、この具体°例に限
らず、1:2:1の臨界電流値関係を採用する対称型に
共通のものであり、第2図示のスプリットフィート型の
゛スキットケートIOでも全体め傾向としては似たよう
なものとなる。
However, this tendency of the characteristic curve is not limited to this specific example, but is common to symmetrical types that adopt a critical current value relationship of 1:2:1. However, the overall trend is similar.

この第3図から読取れる対称型に共通の問題は、まずそ
の特性曲線上、図中に点■で示した部分の傾きが余り急
に採れないということである。
The problem common to the symmetrical type motors that can be seen from Fig. 3 is that the slope of the characteristic curve indicated by the point ■ in the figure cannot be very steep.

これは丁度、なたらかな山の稜線のような形をしている
が、良く知られているように、こうした緩やかな傾斜は
電流ゲインを稼ぐ(感度を一ヒげる)上で不利なことを
意味する。
This shape is exactly like the ridgeline of a gentle mountain, but as is well known, such a gentle slope is disadvantageous in gaining current gain (increasing sensitivity). means.

そこで従来からも、こうした対称型を採用しながら感度
の向上を目指す一手法として、例えば第1図示構成のス
キッドゲート10において超伝導閉回路13内のインダ
クタンスL+ 、 L2の値を大きくするという手段が
採られた。
Therefore, as a method of aiming at improving sensitivity while adopting such a symmetrical type, for example, in the skid gate 10 having the configuration shown in the first diagram, there has been a method of increasing the values of the inductances L+ and L2 in the superconducting closed circuit 13. It was taken.

このようにすると、動特性上で重要な部分である傾斜部
分■の傾きは確かにきつくなり、高感度化をある程度は
果たせるかのようであったが、新たな問題として、矢印
■で示されるように、制御電流軸(正しくは単位電流値
l。で正規化しているので制御電流比Tc/Io軸)上
での隣の山との距離が短くなってき、また山の頂き部分
が矢印■で示されるように低下し、逆に谷の部分が矢印
■で示されるように上がってくるという結果を招いた。
By doing this, the slope of the slope part ■, which is an important part in terms of dynamic characteristics, certainly became steeper, and it seemed that higher sensitivity could be achieved to some extent, but a new problem occurred, as indicated by the arrow ■. As shown, the distance to the next peak on the control current axis (correctly, the control current ratio Tc/Io axis because it is normalized by the unit current value l) is becoming shorter, and the top of the mountain is indicated by the arrow ■ This resulted in a decrease as shown by , and conversely, the valley part rose as shown by the arrow ■.

隣の山の存在はもちろん、磁束の量子性によるものであ
り、所定間隔で繰返し並ぶが、このように山と山の間隔
が詰まる上、頂点も下がり、また谷も浅くなるという現
象が生ずると、それは動作マージンM1の狭小化に継か
る。
The existence of neighboring peaks is, of course, due to the quantum nature of magnetic flux, and they line up repeatedly at predetermined intervals, but when a phenomenon occurs in which the gaps between peaks become narrower, the peaks also fall, and the valleys become shallower. , which continues to narrow the operating margin M1.

動作マージンとは、これ自体周知であるが、簡単に言え
ばゲート電流1gと制御電流[cのベクトル和によって
閾値曲線部分■を横切り、ゲートを零電圧状態から電圧
状態に遷移させ得る当該1gと1cの値の組の分布範囲
を示し、一般に図示のような矩形領域で表されるが、こ
れはもちろん、できるだけ広い方が良い。
The operating margin is well known in itself, but simply put, it is the vector sum of the gate current 1g and the control current [c that crosses the threshold curve part 2 and allows the gate to transition from the zero voltage state to the voltage state. It shows the distribution range of the set of values of 1c, and is generally represented by a rectangular area as shown in the figure, but of course it is better to make it as wide as possible.

しかし、例えば先のパラメータに従って構成された第3
図示の特性においては、当該動作マージンM1はせいぜ
い±32%ないし33%程度しか得られていない。
However, for example a third
In the illustrated characteristics, the operating margin M1 is only about ±32% to 33% at most.

これに対し、実は第2図示のスプリットフィード型の三
接合直流スキッドゲートIOはこの点の改良を図って提
案されたもので、インダクタンスの増大に伴う閾値曲線
の山の低下や谷の上昇はある程度抑えることができる。
On the other hand, the split-feed type three-junction DC skid gate IO shown in Figure 2 was actually proposed to improve this point, and the drop in the peak and rise in the valley of the threshold curve due to the increase in inductance are reduced to some extent. It can be suppressed.

が、このスプリットフィード型スキッドゲート10にお
いても、インダクタンスの増加に伴う山と山の接近は防
ぐことができず、むしろその程度が大きくなってくる。
However, even in this split-feed type skid gate 10, it is not possible to prevent the peaks from approaching each other as the inductance increases, and the degree of the peak-to-peak approach increases.

そのため、動作マージンMlとして見ると、矢印■方向
の幅が極めて狭くなりがちで、結局は上記と同程度の動
作マージンしか得られなかったのである。
Therefore, when viewed as the operating margin Ml, the width in the direction of the arrow {circle around (2)} tends to be extremely narrow, and in the end, only the same operating margin as above was obtained.

こうした事情に鑑み、従来、さらなる提案として成され
たものが既述の非対称構成である。
In view of these circumstances, a further proposal has been made in the past, which is the asymmetric configuration described above.

つまり、三つのジョゼフソン素子の臨界電流値1o+ 
、roz 、 I。3の関係を既述の0式に即し、例え
ば1:2:2(N=2.に=2)に採る等するのである
In other words, the critical current value of the three Josephson elements is 1o+
, roz , I. The relationship of 3 is based on the above-mentioned formula 0, for example, 1:2:2 (N=2.=2).

このようにした場合の閾値特性の曲線傾向は代表的に第
4図示のようになる。
In this case, the curve tendency of the threshold characteristic is typically as shown in FIG. 4.

直ぐに分かるように、部分■の傾きはかなり急になって
いる。しかし問題なのは、山の頂き部分がゲート電流軸
(同様に正確にはゲート電流比Ig/ l o’l’t
 )上から外れ、itd制御電流軸に沿ッテ図示の場合
、石方向■に移動していることである。
As you can immediately see, the slope of part ■ is quite steep. However, the problem is that the top of the mountain is the gate current axis (similarly, more precisely, the gate current ratio Ig/l o'l't
) If it is off the top and along the ITD control current axis as shown in the diagram, it is moving in the stone direction (2).

これは結局、実効的な動作マージンを狭めることになる
。ゲート電流軸切片(図示の場合はほぼ41o点)から
上の部分は使えないからである。
This ultimately narrows the effective operating margin. This is because the portion above the gate current axis intercept (approximately point 41o in the illustrated case) cannot be used.

また、このような非対称構成にしても、インダクタンス
し2.シ2の値を共に大きくすると、やはり同様に、セ
ンターフィード型では矢印■、0.■で示されるような
、またスプリットフィード型では矢印■で示されるよう
な既述の問題が発生し、根本的な問題の解決には至らな
いのである。
Moreover, even with such an asymmetrical configuration, inductance and 2. Similarly, if the values of shi2 are increased, arrows ■, 0. In the split-feed type, the aforementioned problems as shown by arrow (■) occur, and the fundamental problem cannot be solved.

しかるに、上記各種従来例の欠点に鑑みると、逆に望ま
しい結果というものが理解される。それはまず、閾値曲
線上の部分■の傾きが急であることに加え、山は高く、
谷は深くて、隣の山とも部分に離れ、動作マージンを大
きく採り得ることである。
However, in view of the drawbacks of the various conventional examples mentioned above, it can be seen that this is a desirable result. First of all, the slope of the part ■ on the threshold curve is steep, and the mountain is high.
The valley is deep and separated from the neighboring peaks, allowing for a large operating margin.

そしてまた、上記条件を満たす上てインダクタンスの増
加設計にのみ頼らないことも大切である。インダクタン
スの増加は既述の欠点を招き易いだけなく、物理的ない
し機械的な構造上も寸法の大型化を招き、望ましくない
からである。
It is also important not to rely solely on designs that increase inductance in order to satisfy the above conditions. This is because an increase in inductance not only tends to cause the above-mentioned drawbacks, but also leads to an increase in physical and mechanical structure dimensions, which is undesirable.

本発明はこうした観点から成されたもので、高感度(高
電流ゲイン)と広動作マージンを確保し得る圧接合直流
スキッドゲートの提供を主目的としたものである。
The present invention was made from this point of view, and its main purpose is to provide a pressure junction DC skid gate that can ensure high sensitivity (high current gain) and a wide operating margin.

く問題点を解決するための手段〉 上記目的達成のため、本発明は下記構成の非対称三接合
直流スキッドゲートを提供する。
Means for Solving the Problems> To achieve the above object, the present invention provides an asymmetric three-junction DC skid gate having the following configuration.

その両端でゲート電流線路に接続し、互いに並列関係に
ある第一、第二、第三の分岐線路により構成された超伝
導閉回路を有し、上記第一の分岐線路中にはインダクタ
ンスL1と臨界電流値I。1のジョゼフソン素子の直列
回路を、上記第二の分岐線路中には理解電流値I。2の
ジョゼフソン素子のみを、また上記第三の分岐線路中に
はインダクタンスL2と臨界電流値103のジョゼフソ
ン素子の直列回路を設けて成り、上記インダクタンスL
、 、 L2には制御電流線路か磁気誘導結合した非対
称三接合直流スキッドゲートであって: Ll>L2                   ・
・・・・・■101<102         ・・・
・・・■101 <103          ・・・
・・・■1、+’lo+= L2”103      
  ・・・・”■とした非対称三接合直流スキッドゲー
ト。
It has a superconducting closed circuit composed of first, second, and third branch lines that are connected to the gate current line at both ends and are in a parallel relationship with each other, and there is an inductance L1 in the first branch line. Critical current value I. Understand that the series circuit of 1 Josephson element has a current value I in the above second branch line. A series circuit of an inductance L2 and a Josephson element with a critical current value of 103 is provided in the third branch line.
, , L2 is an asymmetric three-junction DC skid gate with a control current line or magnetically inductive coupling: Ll>L2 ・
...■101<102 ...
...■101 <103 ...
...■1, +'lo+= L2"103
..."■Asymmetrical three-junction DC skid gate.

〈作用および効果〉 上記本発明の構成においても、式■、■は既述した従来
の非対称三接合直流スキッドゲートですでに採用されて
いた条件である。
<Operations and Effects> Also in the configuration of the present invention described above, equations (1) and (2) are conditions that have already been adopted in the conventional asymmetric three-junction DC skid gate described above.

しかし0式の構成要件、すなわち左右分岐線路1、.1
3R中のインダクタンスL1、L2そのものにも非対称
性を持たせるというのは本発明により始めて提言された
ものであり、従来においては全て、絶対値のいかんにか
かわらず、1.1=L2であった。
However, the configuration requirements of Type 0, namely the left and right branch lines 1, . 1
The present invention was the first to propose that the inductances L1 and L2 in 3R themselves have asymmetry, and in the past, 1.1 = L2 in all cases, regardless of the absolute value. .

しかるに、第1図示のセンターフィード型の圧接合直流
スキッドゲートに本発明を適用する場合には、当該第1
図中のインダクタンスし1.シ2かそのまま本発明要旨
構成中のインダクタンスL、 、 L2に対応する。
However, when the present invention is applied to the center-feed type pressure-bonded DC skid gate shown in the first figure, the first
The inductance in the figure is 1. 2 directly corresponds to the inductances L, , L2 in the gist of the present invention.

一方、第2図に示したスプリットフィード型の圧接合直
流スキッドゲートに本発明を適用する場合には、各分岐
線路13L 、+3R内で分割されたインダクタンスL
++ * L12 ; L211L22はそれぞれ直列
なので、本発明要旨構成中におけるインダクタンスL、
 、 L2はそのため、次の関係となる。
On the other hand, when the present invention is applied to the split feed type pressure junction DC skid gate shown in FIG.
++ *L12; Since L211L22 are each connected in series, the inductance L in the configuration of the gist of the present invention,
, L2 therefore has the following relationship.

Ll=LIl+L12        ・・・・・・■
L2=  L21 + L22           
   ・・・・・・qΦいずれにしても、上述のように
本発明により走入された条件に即して非対称三接合直流
スキットゲートを構成すると、その結果は後述の代表的
な実施例にも認められるように、極めて望ましいものと
なる。
Ll=LIl+L12 ・・・・・・■
L2= L21 + L22
......qΦIn any case, if an asymmetric three-junction DC skit gate is configured according to the conditions introduced by the present invention as described above, the results will also be seen in the representative embodiments described below. Admittedly, it is highly desirable.

端的に言って動特性上で重要な閾値曲線の傾斜部分の傾
きは急になり、にもかかわらず山ないし頭は部分高く、
また谷も適度な深さに留めることができ、なによりも隣
合う山同志の近接を効果的に防ぐことかできる。山の位
置もほぼゲート電流1陥上に置くことができる。
To put it simply, the slope of the slope of the threshold curve, which is important in terms of dynamic characteristics, becomes steeper, and despite this, the peak or head is partially high.
Valleys can also be kept to a suitable depth, and above all, it is possible to effectively prevent adjacent mountains from coming close to each other. The position of the peak can also be placed approximately above the gate current level.

その結果、高利得性ないし高感度性を保ちながらも動作
マージンは十分に広くなり、各種実験結果の中から本発
明による特性向上度合の少ないもの控目に選んでも、例
えば±42%程度は稼ぐことに成功している。従来例に
比しての10%向上は相当に大きな向上度合であり、実
際にはもっと広い動作マージンをも得ることができる。
As a result, the operating margin becomes sufficiently wide while maintaining high gain or high sensitivity, and even if you choose a modest one from various experimental results that shows a small degree of improvement in characteristics by the present invention, you can earn about ±42%, for example. It has been extremely successful. A 10% improvement over the conventional example is a considerably large improvement, and in reality, a wider operating margin can be obtained.

このように、本発明はこの種の非対称三接合直流スキッ
トゲートとして一つの方向を指示、特定するもので、当
該分野に寄ち−する所、大である。
As described above, the present invention specifies and specifies one direction as this type of asymmetric three-junction DC skid gate, and is a great contribution to the field.

なお、スプリットフィード型の三接合直流スキッドゲー
トに本発明を適用する場合には、既述の本発明による必
ヨn要件に加え、望ましくはIo+−L++=L+z、
Io2     ・・・・・・01oz・L2+= L
z21o:+      ”・・@なる条件を実施例的
に加えると、より高い感度、より広い動作マージンを得
ることができる。
In addition, when applying the present invention to a split feed type three-junction DC skid gate, in addition to the above-mentioned requirements according to the present invention, it is preferable that Io+-L++=L+z,
Io2...01oz・L2+=L
By adding the condition z21o:+''...@ as an example, higher sensitivity and wider operating margin can be obtained.

〈実 施 例〉 本発明の要旨構成に即する一つの実施例として、物的構
成に第1図示のセンターフィード型圧接合直流スキッド
ゲートIOを採用した場合につき説明する。
<Example> As an example according to the gist of the present invention, a case will be described in which the center feed type pressure junction DC skid gate IO shown in FIG. 1 is adopted as the physical configuration.

既述の0〜0式に従う具体的な値は下記の通りである。Specific values according to the 0-0 formula described above are as follows.

L[O= 0.2へ; L、 : 6.21911 ; L2= 3.1051)II; 1o+=Io; 1.2= 21o; l03=21゜= ただし、−磁束量子@、 = 2.07x 1O−15
Wb :この条件は、第1図中の分岐線路+3Hのイン
ダクタンスL2の方が分岐線路13Lの中のインダクタ
ンスし、の半分であることを表しているが、その特性は
同様にコンピュータシュミレーション結果の多数のプロ
ット点をフリーハンドでトレースした第5図に示されて
いる。
L [to O= 0.2; L, : 6.21911; L2= 3.1051) II; 1o+=Io; 1.2= 21o; l03=21°= where - magnetic flux quantum @, = 2.07x 1O-15
Wb: This condition indicates that the inductance L2 of the branch line +3H in Fig. 1 is half the inductance of the branch line 13L, but its characteristics are similar to many computer simulation results. This is shown in Figure 5, which is a free hand trace of the plotted points.

制御電流1cが零の状態でこのスキッドゲートに流し得
る最大ゲート電流rgの値は、上記の条件1o+=To
 ;  102= 21o ;  +o*= 21oか
ら明らかなように、それらの総和5[oであるが、第5
図示の特性においては当該最大ゲート電流値はその値に
極めて近く、 4.6Io程度も得られており、一方、
谷は1分深く、 1.8+。程度に抑えられている。
The value of the maximum gate current rg that can flow through this skid gate when the control current 1c is zero is determined by the above condition 1o+=To
; 102= 21o; +o*= 21o As is clear from
In the characteristics shown in the figure, the maximum gate current value is extremely close to that value, about 4.6Io, and on the other hand,
The valley is 1 minute deeper, 1.8+. It is kept to a certain extent.

また、磁束量子が2%、3+o、・・・・・・となるに
伴って繰返し表れる制御電流!Il[h(rc/10軸
)に沿う閾値曲線の山の間隔もかなり採れ、図示範囲内
には隣の山は全く表れていない。
Also, the control current that appears repeatedly as the magnetic flux quantum becomes 2%, 3+o,...! The distance between the peaks of the threshold curve along Il[h (rc/10 axis) is also quite large, and no adjacent peaks appear within the illustrated range.

そのため動作マージンM2は右手が欠ける程、十分広く
なっており、一方で閾値曲線の傾斜も満足すべき程度に
ある。
Therefore, the operating margin M2 is sufficiently wide that the right hand is missing, and the slope of the threshold curve is also at a satisfactory level.

実際上、本発明の効果は他の具体的数値に従う実験例で
も確認されており、最低限でも±42%程度は確保され
る。
In fact, the effects of the present invention have been confirmed in experimental examples based on other specific numerical values, and at least about ±42% can be secured.

さらに、第2図に示されたスプリットフィード型構成に
従う三接合直流スキッドゲートの場合にも、本発明要旨
構成中における限定条件に従って構成されたものは十分
有、0の結果を示し、特にこのスプリットフィード型の
場合には、すでに作用の項においても述べたが、 L、= L1、+L、2       ・・・・・・■
L2= L2.+12□      ・・・・・・[相
]として本発明の条件式■〜■を満足させるに加え、さ
らに、 IO+”Lll”L12.102      ・・・・
・・■I02・L21”L22・ro3      ・
・・・・・@なる条件を加味すると、特に山の潰れを効
果的に抑止することができる。
Furthermore, even in the case of the three-junction DC skid gate according to the split feed type configuration shown in FIG. In the case of the feed type, as already mentioned in the section on action, L, = L1, +L, 2...■
L2=L2. +12□ ......In addition to satisfying the conditional expressions ■ to ■ of the present invention as [phase], IO+"Lll"L12.102 ...
・・■I02・L21"L22・ro3・
...If the @ condition is taken into account, collapse of mountains can be particularly effectively suppressed.

なお、本発明によった場合、上記のように電気的な特性
上の改良のみならず、結果として物理的な寸法上の効果
も得られる。上述の実施例中に見られるように、Ll>
12であるとく当該実施例ではL2= L、/ 2 )
、この小さな方L2に要するインダクタンス形成上の面
積部分は大きく節約できるからである。実際上、この種
の回路ではインダクタンス部分が最も大きな面積を占め
ることがらして、この効果にも極めて有意なものがある
In addition, according to the present invention, not only improvements in electrical characteristics as described above but also effects in physical dimensions can be obtained as a result. As seen in the examples above, Ll>
In this example, L2=L,/2)
This is because the area required for forming the inductance for the smaller L2 can be largely saved. In fact, in this type of circuit, the inductance portion occupies the largest area, so this effect is also extremely significant.

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

第1図はセンターフィード型圧接合直流スキッドゲート
の基本的な構成図、第2図はスプリットフィート型圧接
合直流スキットゲートの基本的な構成図、第3図は従来
において対称型に構成された三接合直流スキッドケート
に見られる代表的な閾値特性図、第4図は従来において
非対称型に構成された三接合直流スキットケートに見ら
れる代表的な閾値特性図、第5図は本発明に従って構成
された非対称圧接合直流スキッドケートの閾値特性の傾
向を示す一実/ia例の代表的な特性図、である。 図中、lOは三接合直流スキッドゲート、11はゲート
電流線路、12はM[開電流線路、13は超伝導閉回路
、J、 、 +2. 、+3はジョゼフソン素子、L、
 、 L2はインダクタンス、Io+ 1102110
:lはそれぞれ各ジョゼフソン素子の臨界7ヒ流値、で
ある。 指定代理人      工業技術院 第3図 Ic/I。 第5図
Figure 1 is a basic configuration diagram of a center feed type pressure joint DC skid gate, Figure 2 is a basic configuration diagram of a split foot type pressure joint DC skid gate, and Figure 3 is a conventional symmetrical configuration diagram. A typical threshold characteristic diagram seen in a three-junction DC skid skate; FIG. 4 is a typical threshold characteristic diagram seen in a conventional three-junction DC skid skate configured asymmetrically; FIG. FIG. 2 is a typical characteristic diagram of an I/IA example showing the tendency of the threshold characteristics of the asymmetric pressure-jointed DC skid cage. In the figure, IO is a three-junction DC skid gate, 11 is a gate current line, 12 is M[open current line, 13 is a superconducting closed circuit, J, , +2. , +3 is a Josephson element, L,
, L2 is inductance, Io+ 1102110
:l is the critical 7 current value of each Josephson element. Designated agent Agency of Industrial Science and Technology Figure 3 Ic/I. Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 その両端でゲート電流線路に接続し、互いに並列関係に
ある第一、第二、第三の分岐線路により構成された超伝
導閉回路を有し、上記第一の分岐線路中にはインダクタ
ンスL_1と臨界電流値I_0_1のジョゼフソン素子
の直列回路を、上記第二の分岐線路中には理解電流値I
_0_2のジョゼフソン素子のみを、また上記第三の分
岐線路中にはインダクタンスL_2と臨界電流値I_0
_3のジョゼフソン素子の直列回路を設けて成り、上記
インダクタンスL_1、L_2には制御電流線路が磁気
誘導結合した非対称三接合直流スキッドゲートであって
; L_1>L_2・・・・・・(1) I_0_1<I_0_2・・・・・・(2)I_0_1
<I_0_3・・・・・・(3)L_1・I_0_1=
L_2・I_0_3・・・・・・(4)とした非対称三
接合直流スキッドゲート。
[Claims] A superconducting closed circuit is connected to the gate current line at both ends thereof and is configured of first, second, and third branch lines that are in parallel with each other, and the first branch line Inside is a series circuit of a Josephson element with an inductance L_1 and a critical current value I_0_1, and in the second branch line is a series circuit with an understanding current value I.
Only the Josephson element _0_2 is used, and the inductance L_2 and critical current value I_0 are included in the third branch line.
An asymmetric three-junction DC skid gate comprising a series circuit of _3 Josephson elements, and a control current line is magnetically inductively coupled to the inductances L_1 and L_2; L_1>L_2... (1) I_0_1<I_0_2...(2) I_0_1
<I_0_3...(3)L_1・I_0_1=
Asymmetric three-junction DC skid gate with L_2・I_0_3...(4).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5334884A (en) * 1991-07-23 1994-08-02 International Business Machines Corporation Three junction squid mixer
JP2020524281A (en) * 2017-07-10 2020-08-13 ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションNorthrop Grumman Systems Corporation Gradiometric flux qubit system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5412694A (en) * 1977-06-30 1979-01-30 Ibm Josephson tunnelling circuit

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