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単一磁束量子による超伝導論理回路の設計

単一磁束量子による超伝導論理回路の設計


担当

Q(磁気結合型担当),(もうひとり)(電流注入型担当)
河合研究室

研究内容

 単一磁束量子(SFQ)を用いて,超高速に動作する論理回路を設計する。超高速とは100GHz以上回路。現在では30−50GHzの回路が横浜国立大学,名古屋大学で実現されている。

 量子とは何かというと,小さい粒をイメージしてもらいたい。電子や,陽子も量子といえるだろう。超伝導回路では,磁束量子というものを用いる。磁束(電磁気で習ったはず)は,磁界があればかならず存在する。しかし,ある量子力学的な拘束(そういう条件がある)磁束は量子化(とびとびの値をとる)されるのである。つまり,磁束というものが,1コ,2コと数えられる粒で存在することにある。

 本研究では,この磁束量子を回路の中で,転送したり,分岐させたり,二つを一つにしたり,ぶつけて消滅させたりする研究である。たとえば,アンドを考えよう。二つの入力のうち,どちらとも磁束量子がやってきたときにのみその二つを一つにまとめて出力することができればそれはアンドであろう。このように回路を構成するのである。

 さらに今回の研究では,SQUID(超伝導量子干渉デバイス)という超伝導の輪っかを使っている。説明がしにくいが,この輪っかの中に磁束量子を閉じ込めることができ,輪に対して正と負の方向の量子をもつことができる(同時にはできない)。この正と,負の量子を扱うことで,正の量子のみを扱う場合に比べて論理ゲート数(輪っかの数)を減らすことを目標にしている。

進み具合

 磁気結合,電流注入がたともに,2しきい値でのXOR論理の動作を確認している。これからその他の論理についての検証を行う。
2006年01月06日(金) 14:25:29 Modified by jjq303




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