Optimizatsiya yacheek adiabaticheskikh sverkhprovodnikovykh logicheskikh ustroystv za schet ispol'zovaniya dzhozefsonovskikh π-kontaktov

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Адиабатические сверхпроводниковые логические (АСЛ) схемы могут стать ключом к реализации на практике операций с диссипацией энергии менее предела Ландауэра. Однако практическая востребованность существующих решений ограничена из-за двух противоречащих друг другу требований: высокой энергоэффективности и достаточно высокого быстродействия устройств. Использование джозефсоновских контактов с отрицательным критическим током (π-контактов) позволяет получать определенный вид потенциальной энергии сверхпроводниковых цепей и, как следствие, требуемую на практике степень контроля над динамическими процессами в предложенных обратимых логических ячейках. Особенности токового транспорта и баланса джозефсоновских фаз в цепях с π-контактами позволяют улучшить более чем в два раза связь между частями обратимого вычислителя. Вместе с тем, непрерывная эволюция состояния обеспечивается при более высоких значениях критических токов и характерных напряжений основных джозефсоновских контактов ячеек АСЛ, что обуславливает возможность увеличения их быстродействия.

About the authors

G. S. Khismatullin

МГУ имени М. В. Ломоносова;Российский квантовый центр

N. V. Klenov

МГУ имени М. В. Ломоносова;Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: nvklenov@mail.ru

I. I. Solov'ev

МГУ имени М. В. Ломоносова;Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

References

  1. D. S. Holmes, A.L. Ripple, and M.A. Manheimer, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1701610 (2013).
  2. S.K. Tolpygo, Low Temp. Phys. 42, 361 (2016).
  3. I. I. Soloviev, N.V. Klenov, S.V. Bakurskiy, M.Y. Kupriyanov, A. L. Gudkov, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 8, 2689 (2017).
  4. M. Cuthbert, E. DeBenedictis, R.L. Fagaly et al. (Collaboration), International roadmap for devices and systems. Cryogenic electronics and quantum information processing. 2022 Edition (IEEE, 2022).
  5. N. Takeuchi, D. Ozawa, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 26, 035010 (2013).
  6. N. Takeuchi, K. Ehara, K. Inoue, and Y. Yamanashi, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1700304 (2013).
  7. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Appl. Phys. Lett. 102, 052602 (2013).
  8. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Appl. Phys. Lett. 103, 062602 (2013).
  9. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 4, 6354 (2014).
  10. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 28, 015003 (2015).
  11. C. L. Ayala, T. Tanaka, R. Saito, M. Nozoe, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa, IEEE J. Solid-State Circuits 56(4), 1152 (2020).
  12. H. Takayama, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, J. Phys. Conf. Ser. 1054, 012063 (2018).
  13. C. L. Ayala, T. Tanaka, R. Saito, and N. Yoshikawa, Superconducting News Forum, STP723, 1EOr2B-0, Institute of Electrical and Electronics Engineers, N.Y., NY, United States (2023).
  14. R. Cai, A. Ren, O. Chen, N. Liu, C. Ding, X. Qian, J. Han, W. Luo, N. Yoshikawa, and Y. Wang, 2019 ACM/IEEE 46th Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA), 19339165, Association for Computing Machinery, N.Y., NY, United States (2019).
  15. V.A. Vozhakov, M.V. Bastrakova, N.V. Klenov, I. I. Soloviev, W.V. Pogosov, D.V. Babukhin, A.A. Zhukov, and A.M. Satanin, Phys.-Uspekhi 65, 421 (2022).
  16. I. I. Soloviev, N.V. Klenov, A. L. Pankratov, L. S. Revin, E. Il'ichev, and L. S. Kuzmin, Physical Review B 92, 014516 (2015).
  17. R. Harris, A. J. Berkley, M.W. Johnson, P. Bunyk, S. Govorkov, M.C. Thom, S. Uchaikin, A.B. Wilson, J. Chung, E. Holtman, J.D. Biamonte, A.Yu. Smirnov, M.H. S. Amin, A.M. van den Brink, Phys. Rev. Lett. 98, 177001 (2007).
  18. R. Harris, T. Lanting, A. J. Berkley, J. Johansson, M.W. Johnson, P. Bunyk, E. Ladizinsky, N. Ladizinsky, T. Oh, and S. Han, Phys. Rev. B 80, 052506 (2009).
  19. N. Takeuchi, T. Yamae, W. Luo, F. Hirayama, T. Yamamoto, and N. Yoshikawa, Phys. Rev. Res. 5, 013145 (2023).
  20. M.V. Bastrakova, N.V. Klenov, V. I. Ruzhickiy, I. I. Soloviev, and A.M. Satanin, Supercond. Sci. Technol. 35(5), 055003 (2022).
  21. Semenov, G.V. Danilov, and D.V. Averin, IEEE Trans. Appl. Supercond. 13, 938 (2003).
  22. V.K. Semenov, G.V. Danilov, and D.V. Averin, IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 455 (2007).
  23. J. Ren, V.K. Semenov, Y.A. Polyakov, D.V. Averin, and J. S. Tsai, IEEE Trans. Appl. Supercond. 19, 961 (2009).
  24. J. Ren and V.K. Semenov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 21, 780 (2011).
  25. H. Li, J. Liu, Y. Zhang, H. Cai, G. Li, Q. Liu, S. Han, and W. Chen, Supercond. Sci. Technol. 30, 035012 (2017).
  26. N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, J. Appl. Phys. 115, 103910 (2014).
  27. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. J. Yoshikawa, J. Appl. Phys. 117, 173912 (2015).
  28. Q. Xu, C. L. Ayala, N. Takeuchi, Y. Murai, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 27, 1301905 (2017).
  29. N. Takeuchi, Ph.D. Thesis, The Department of Physics, Electrical and Computer Engineering, Yokohama National University, Yokohama, Japan (2014).
  30. N. Takeuchi, K. Arai, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 33, 065002 (2020).
  31. T. Yamae, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33, 1300704 (2023).
  32. M.V. Bastrakova, D. S. Pashin, D.A. Rybin, A.E. Schegolev, N.V. Klenov, I. I. Soloviev, A.A. Gorchavkina, and A.M. Satanin, Beilstein J. Nanotechnol. 13, 653 (2022).
  33. V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, and I. Soloviev, Quantum Science and Technology 8(3), 035024 (2023).

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies