JPS6386616A - 極性切換型ジヨセフソンドライバ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はジョセフソン素子を用いたドライバ回路、より
詳しくは記憶回路に用いる極性切換型ジョセフソンドラ
イバ回路に関する。

（従来の技術） ジョセフソン記憶回路においてはジョセフソン素子を含
む超伝導ループに蓄えられた１藺ないしは数個の磁束量
子を記憶媒体とする。記憶された情報は超伝導ループを
流れる超伝導電流により保持され、情報保持のためのエ
ネルギーを必要としないという利点を持つ。２値信号゛
１“１．ＩＩＱ＋＋は超伝導電流の有無、あるいは超伝
導電流の方向により選択される。超伝導電流の方向によ
り２値信号！１１１１；ＩＱ“を選択する記憶セルにお
いては、記憶セルを駆動する電流の方向を制御しなけれ
ばならない。そのような場合、動作マージンの広い極性
切換型ドライバ回路が必要となる。

ジョセフソン素子を用いた極性切換回路はいくつか提案
されているが、その第１の従来例を第２図に示す。この
回路についてはアイ・ビー・エム・テクニカル、ディス
クロージャー・ブリティン１８巻１２号１９７６　年（
ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　Ｖｏｌ、１８゜Ｎｏ；１２　Ｍａｙ
　１９７６）に詳しく述べられている。

第２図において３１，３２，３３．３４は夫々等価な第
１、第２、第３、第４のジョセフソンゲート回路であり
、３８は被駆動回路、３７は電流供給線、３５は第１及
び第４のジョセフソンゲート回路に入力信号を加える第
１の入力線、３６は第２及び第３のジョセフソンゲート
回路に入力信号を加える第２の入力線、３９はリセット
ゲート回路、４０は該リセットゲート回路の信号入力線
である。

この第１の従来例の動作は以下の通りである。

電流供給線３７に例え、ば直流電流を供給した状態にお
いて、第１の入力線３５に入力信号を印加する事により
第１及び第４のジョセフソンゲート回路３１゜３４が電
圧状態にスイッチし直流電流は第２のジョセフソンゲー
ト回路３２、被駆動回路３８、リセットゲート回路３９
、第３のジョセフソンゲート回路３３よりなる電流路を
通って流れる。この電流路は第１及び第４のジョセフソ
ンゲート回路３１．３４の超伝導性負荷となるため、該
第１及び第４のジョセフソンゲート回路３１．．３４は
電圧状態にスイッチした後、自動的に超伝導状態に復帰
する。ただし磁束保存則により被駆動回路３８に流れる
電流は保持される。さらに必要に応じてリセットゲート
回路３９を電圧状態にスイッチさせる事により被駆動回
路３８に流れる電流を遮断し初期状態に復帰させる事が
できる。

また第２の入力線３６に入力信号を印加し、第２、第３
のジョセフソンゲート回路３２．３３を電圧状態にスイ
ッチさせる事により被駆動回路３８に前述と逆極性の電
流を駆動する事ができる。このように本回路を用いる事
により電流極性切換型の駆動回路を実現する事ができる
。

また他の例として、第３図に第２のｉ尼来例を示す。該
回路については、ガイ・ラバト（Ｇｕｙ−Ｒａｂｂａｔ
）編、パン・ノストランド・レインホルト（Ｖａｎ。

Ｎｏ５ｔｒａｎｄ−Ｒｅｉｎｈｏｌｄ）社１９８３年出
版「ハードウェアアンド　ソフトウェア　コンセブツ　
インブイ　エル　ニス　アイ（Ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎ
ｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｃｏｎｃｅｐｔｓ　１ｎＶＬＳ
Ｉ）　Ｊに詳しく述べられている。

第３図において５１，５２，５３．５４は第１、第２、
第３、第４のジョセフソンゲート回路であり、５５，５
６，５７．５８は第１、第２、第３、第４の入力線、６
０は被駆動回路、６１はリセットゲート回路、６２は該
リセットゲート回路の入力線、６３．６４は第１、第２
のインダクタンス、５９．６５は第１、第２の電流供給
線である。また、第３の入力線５７は第１のインダクタ
ンス６３と、第４の入力線５８は、第２のインダクタン
ス６４とそれぞれ磁気的に結合している。

該回路の動作は以下の通りである。第１、第２の電流供
給線５９．６５に同極性の直流電流を印加した状態にお
いて第１、第４の入力線５５．５８に入力信号を印加す
る。その結果、第１、第２のジョセフソンゲート回路５
１．５２は電圧状態にスイッチし、また第３、第りタン
ス６４よりなる超伝導ループには第４の入力線５８の入
力信号と結合したループ電流が流れる。ここでこのルー
プ電流が第３のジョセフソンゲート回路５３に流れてい
たゲート電流を相殺する方向に流れるように第４の入力
線５８の入力信号の極性を決める。第１の電流供給線５
９より印加されていた電流は被駆動回路６０、リセット
ゲート回路６１、第３のジョセフソンゲート回路５３よ
りなる電流路を通って流れる事となる。該電流路は第１
及び第２のジョセフソンゲート回路５１．５２の超伝導
性負荷となるため該第１及び第２のジョセフソンゲート
回路５１．５２は電圧状態にスイッチした後、自動的に
超伝導状態に復帰する。ただし磁束保存則により被駆動
回路６０に流れる電流は保持される。さらに必要に応じ
てリセットゲート回路６１を電圧状態にスイッチさせる
事により被駆動回路６０に流れる電流を遮断し、初期状
態に復帰させる事ができる。

また第２、第３の入力線５６．５７に入力信号を印加し
、第３、第４のジョセフソンゲート回路５３．５４を電
前述と逆極性の電流を駆動する事ができる。このように
本回路により電流極性切換型の駆動回路を実現する事が
できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第１の従来例には次のような欠点がある
。即ち初期状態においてバイアス電流■ｂを印加した時
、第１、第２、第３、第４のジョセフソンゲート回路３
１，３２，３３．３４にはそれぞれＩｂ／２の大きさの
電流が流れる。ところが第１、第４もしくは第２、第３
のジョセフソンゲート回路が電圧状態にスイッチした場
合、スイッチしていないジョセフソンゲート回路にはＩ
ｂの大きさの電流が流れる。今、該ジョセフソンゲート
回路のゲート電流Ｉｇの動作範囲をＩｒｎ１ｎ　＜　Ｉ
ｇ　＜　Ｉｍａｘとすると次の関係が成り立つ。

ｌｍ１ｎ＜Ｉｂ＜Ｉｍａｘ え Ｉｂ＜　Ｉｍａｘ 従って２Ｉｍｉｎ　＜　Ｉｂ＜　Ｉｍａｘとなり、本回
路の動作マージンは著しく小さくなるという欠点を有し
ていた。

また第２の従来例には次の如き欠点がある。即ち、例え
ば第１の入力線５５に印加される入力信号よりも遅れて
第４の入力線５８に入力信号が印加された場合、第１及
び第２のジョセフソンゲート回路５１゜５２が電圧状態
にスイッチし、第３のジョセフソンゲート回路５３に２
倍の電流が流れる事になる。この事は第１の従来例と同
様に回路の動作マージンを著しく小さくしてしまう。従
って第１の入力線に印加する入力信号より第４の入力線
に印加する入力信号を先に入力する必要があり、これは
入力信号を発生する回路を複雑にするとともに、動作の
高速化を妨げることにもなる。

本発明の目的は従来技術のもつ前述のような問題点を解
決し、動作マージンの広い、高速化に適した電流極性切
換型の駆動回路を提供する事にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ゲート電流路に挿入され、かつ入力電
流路を介して入力信号を受ける、ジョセフソン素子を含
む複数個のジョセフソンゲート回路と、複数個の抵抗体
、より構成される極性切換型ジョセフソンドライバ回路
において、一端を第１の電流供給線に、他端を基準点に
接続した、第１のジョセフソンゲート回路と、一端を第
１の電流供給線に他端を被駆動回路と第１の抵抗体を含
む被駆動線路の一端に接続した第２の抵抗体と、該被駆
動線路と該第２の抵抗体との接続点と基準点との間に挿
入された第２のジョセフソンゲート回路と、−端を第２
の電流供給線に、他端を基準点に接続した第３のジョセ
フソンゲート回路と、一端を第２の電流供給線に、他端
を前記被駆動線路の他方の一端に接続した第３の抵抗体
と、上記被駆動線路と該第３の抵抗体との接続点と基準
点との間に挿入された第４のジョセフソンゲート回路と
により構成される事を特徴とする極性切換型ジョセフソ
ンドライバ回路が得られる。

（作用） 本発明の駆動回路においては、被駆動線路の両端に被駆
動回路を駆動するジョセフソンゲート回ソンゲート回路
に常時ゲート電流が流れているとすると、いずれか一方
のジョセフソンゲート回路がスイッチした時に、被駆動
回路ばかりでなく、他方のジョセフソンゲート回路へも
電流が流れこみ、他方のジョセフソンゲート回路をスイ
ッチしてしまう可能性がある。以上の事を防ぐため本発
明においては前記両端の２つのジョセフソンゲート回路
のそれぞれの前段にあらたなジョセフソンゲート回路を
設け、被駆動回路を駆動するジョセフソンゲート回路に
は入力信号の印加時にしがゲート電流が流れないように
設計する。これにより、前述したような誤動作の可能性
がなくなり、回路の動作マージンの拡大が可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の詳細な説明するための図である。本実
施例の回路は、第１〜第４のジョセフソンゲート回路１
〜４、第１〜第４のジョセフソンゲート回路の入力線７
〜１０、第１〜第３の抵抗体１３〜１５、被駆動回路１
６、第１、第２の電流供給線１１．１２から成る。

−４＋す皆−ｈ今↓１ｈイツ償１　竹１＾１す　し−−
ｐＮオＵ１回路１〜４は１個もしくは複数個の２接合あ
るいは３接合５ＱＵＩＤゲート回路を用いて実現する。

本実施例の動作は以下の通りである。本回路において、
第１、第２電流供給線１１．１２を通して印加される第
１、第２の交流バイアス電流が第１、第３のジョセフソ
ンゲート回路１，３に印加された状態で例えば第１、第
２の入力線７，８から第１、第２のジョセフソンゲート
回路１，２に入力信号を印加すると、該第１、第２のジ
ョセフソンゲート回路１，２が電圧状態にスイッチし続
いて連続的に第２のジョセフソンゲート回路２がスイッ
チし第１のバイアス電流は被駆動回路１６、第１の抵抗
体１３、第４のジョセフソンゲート回路４よりなる電流
路を通って流れる。この時、該第４のジョセフソンゲー
ト回路４には第２のバイアス電流は流たておらず、第１
のバイアス電流により第４のジョセフソンゲート回路４
がスイッチする事はない。ここで第１、第２のジョセフ
ソンゲート回路１，２がラッチングモードで動作するよ
うに第１、第２の抵抗体の大きさを選ぶことができる。

この時には第１及び第２のバイアス電流が零になった時
に第態にリセットされる事になる。

次に第３、第４の入力線９，１０に入力信号を印加した
場合には、第１、第２のジョセフソンゲート回路１゜２
を第３、第４のジョセフソンゲート回路３，４に第２の
抵抗体１４を第３の抵抗体１５に置きがえるだけで同様
の動作を説明する事ができる。ただし、被駆動回路１６
に流れる電流は方向が逆になり、両極性の駆動回路を実
現している。

本実施例においては、被駆動回路１６へ電流を駆動する
第２及び第４のジョセフソンゲート回路２，４に流れる
バイアス電流はそれぞれ第１及び第すのジョセフソンゲ
ート回路の入力線７，９に入力信号が印加された時にの
み流れる事になる。従って第２及び第４のジョセフソン
ゲート回路２，４の一方がスイッチし、他方のジョセフ
ソンゲート回路に駆動電流が流れ込んだ時にも他方のジ
ョセフソンゲート回路にはほとんどバイアス電流は流れ
ておらず、該ゲート回路がスイッチする事はない。この
事は本駆動回路の動作マージンが、該回路に含まれるジ
ョセフソンゲート回路とほとんど等しくなる事を意味し
ている。このように本実施例では単一ジョセフソンゲー
ト回路とほぼ等しい広い動作マージンをもつ極性切換型
ドライバ回路を実現する事ができる。

（発明の効果） 本発明のドライバ回路においては両極性の駆動電流を得
るため被駆動回路の両端にドライバゲート回路が配置さ
れている。それぞれのゲート回路のバイアス電流はそれ
ぞれの入力信号が印加され′ゲート回路のもつ動作マー
ジンをそのまま生がす事ができ、広い動作マージンを得
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図であり、第２図、
第３図は第１、第２の従来例を示す回路図である。 １．２，３，４，３１，３２，３３，３４，５１，５２
，５３．５４・・・ジョセフソンゲート回路、３９．６
１・・・リセットゲート回路、７，８，９，１０゜３５
．３６，５５，５６，５７．５８・・・入力線、６３．
６４・・・インダクタンス、１６，３８．６０・・・被
駆動回路、４０．６２・・・リセット信号入力線、１１
，１２，３７，５９，６５・・・電流供給線、１３，１
４．１５・・・抵抗体 を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゲート電流路に挿入され、かつ入力電流路を介して入力
   信号を受ける、ジョセフソン素子を含む、複数個のジョ
   セフソンゲート回路と、複数個の抵抗体、より構成され
   る極性切換型ジョセフソンドライバ回路において、一端
   を第１の電流供給線に、他端を基準点に接続した、第１
   のジョセフソンゲート回路と、一端を第１の電流供給線
   に他端を被駆動回路と第１の抵抗体を含む被駆動線路の
   一端に接続した第２の抵抗体と、該被駆動線路と該第２
   の抵抗体との接続点と、基準点との間に挿入された第２
   のジョセフソンゲート回路と、一端を第２の電流供給線
   に、他端を基準点に接続した第３のジョセフソンゲート
   回路と、一端を第２の電流供給線に他端を前記被駆動線
   路の他方の一端に接続した第３の抵抗体と、上記被駆動
   線路と該第３の抵抗体との接続点と、基準点との間に挿
   入された第４のジョセフソンゲート回路とにより構成さ
   れる事を特徴とする極性切換型ジョセフソンドライバ回
   路。