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LARGE-SCALE SINGLE FLUX QUANTUM LOGIC CIRCUIT commons

Patent code P110004955
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2005-291605
Publication number P2007-104332A
Patent number P4769938
Date of filing Oct 4, 2005
Date of publication of application Apr 19, 2007
Date of registration Jul 1, 2011
Inventor
  • (In Japanese)吉川 信行
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人横浜国立大学
Title LARGE-SCALE SINGLE FLUX QUANTUM LOGIC CIRCUIT commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To place a large-scale single flux quantum logic circuit in normal operation and to reduce an influence of an external magnetic field which is not eliminated even by magnetic shielding and differential current supply in the large-scale single flux quantum logic circuit.
SOLUTION: This large-scale single flux quantum logic circuit 1 has a circuit scale wherein the number of Josephson junctions exceeds, for example, 10,000 as a large-scale single flux quantum logic circuit wherein a single flux quantum (SFQ) is an information carrier. The large-scale circuit is divided into small-scale circuit blocks 2 to part superconducting currents among the respective circuit blocks, so that the respective circuit blocks restrict operations as an SQUID with an external magnetic field. Consequently, the influence of the external magnetic field on circuit operations is reduced. The large-scale single flux quantum logic circuit is equipped with a plurality of circuit blocks having a plurality of logic circuits using single flux quantums (SFQ) and resistance connection is established only between these circuit blocks.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


超伝導ループ中の単一磁束量子(Single Flux Quantum: SFQ)を情報担体とするSFQ論理回路は、半導体COMS集積回路等の半導体論理回路に比べてきわめて高速(例えば約10倍以上)、かつ低消費電力(例えば約千分の1以下)で動作可能であり、次世代の集積回路技術として期待されている。



このSFQ論理回路を、例えばジョセフソン接合の総接合数が1万接合以上の大規模な回路で実現するには様々な問題がある。このSFQ論理回路の大規模化に際して考慮すべき問題として、DCバイアス電流の影響である。SFQ論理回路は、その特性から磁界に対して非常に敏感な回路であり、また、SFQ論理回路を動作させるためには、原理上DCバイアス電流を供給する必要である。



SFQ論理回路の大規模化に伴ってDCバイアス電流の供給量が増大すると、このDCバイアス電流が発生する磁界が回路に大きな影響を与え、回路のバイアスマージン(動作バイアス範囲)が顕著に減少するなどによって大規模回路が正常動作しないという問題がある。



このようなDCバイアス電流によって発生する磁場が顔路動作に及ぼす影響を防止する回路構成として、例えば特許文献1が提案されている。



この特許文献1で提案される構成では、回路を駆動するバイアス電流か供給される線路を、絶縁層を介して超伝導グランド層に上部に形成し、この絶縁層の厚さを絶縁性を確保できる範囲内で薄く構成し、バイアス電流供給線路と超伝導グランド層との距離を微小とするものである。



【特許文献1】
特開2004-64004号公報
【特許文献2】
特開2001-251179号公報
【非特許文献1】
N. Yoshikawa, K. Yoda and J. Koshiyama, "A Resistively-Coupled-Cell-Based Design Approach for RSFQ Logic Circuits", Extended Abstract of 8th International Superconductive Electronics Conference (ISEC'01), Osaka, Japan, June, 2001, pp. 465-466.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、大規模単一磁束量子論理回路に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
複数の単一磁束量子(SFQ)を情報担体とする大規模単一磁束量子論理回路において、
当該大規模単一磁束量子論理回路は、
分割された複数の回路ブロックと、前記回路ブロック間を接続する接続ブロックとを備え、
前記各回路ブロックは、単一磁束量子(SFQ)を用いた論理回路を複数有すると共に、回路ブロック内の電流を超伝導電流とし、
前記接続ブロックは、前記回路ブロック間を抵抗接続して各回路ブロックの超伝導電流を分断し、
前記回路ブロックを単位とする超伝導ループを形成することを特徴とする、大規模単一磁束量子論理回路。

【請求項2】
 
前記接続ブロックの抵抗接続を形成する抵抗の抵抗値は、当該抵抗によるSFQパルスの減衰を、通過後の回路ブロック内での動作を有効とする範囲内とする値であることを特徴とする、請求項1に記載の大規模単一磁束量子論理回路。

【請求項3】
 
前記回路ブロックは、当該回路ブロック内に含まれるジョセフソン接合の総接合数Nを5000以下とすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の大規模単一磁束量子論理回路。

【請求項4】
 
前記回路ブロックは、外部磁束密度Bに、その外部磁束が回路ブロック内の超伝導ループと鎖交する面積Sを乗じたB・Sを、その回路ブロックに含まれるジョセフソン接合の接合数Nで除した値B・S/Nが所定磁束ΦA以上とする接合数Nを備えることを特徴とする、請求項1から請求項3の何れか一つに記載の大規模単一磁束量子論理回路

【請求項5】
 
前記所定磁束ΦAは、単一磁束量子Φ0の磁束のN分の1の十分に一のオーダーであることを特徴とする請求項4に記載の大規模単一磁束量子論理回路。

【請求項6】
 
前記抵抗は、当該抵抗をループ内に持つジョセフソン線路、及び/又は当該抵抗をループ内に持つ超伝導受動線路により構成されることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一つに記載の大規模単一磁束量子論理回路。

【請求項7】
 
前記論理回路は、複数の論理ゲートを備えることを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一つに記載の大規模単一磁束量子論理回路。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005291605thum.jpg
State of application right Registered
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