Optimizatsiya yacheek adiabaticheskikh sverkhprovodnikovykh logicheskikh ustroystv za schet ispol'zovaniya dzhozefsonovskikh π-kontaktov
- Authors: Khismatullin G.S.1,2, Klenov N.V.1,3, Solov'ev I.I.1,3
-
Affiliations:
- МГУ имени М. В. Ломоносова
- Российский квантовый центр
- Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”
- Issue: Vol 118, No 3-4 (8) (2023)
- Pages: 214-223
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/141947
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823150120
- EDN: https://elibrary.ru/HYGFZW
- ID: 141947
Cite item
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
- D. S. Holmes, A.L. Ripple, and M.A. Manheimer, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1701610 (2013).
- S.K. Tolpygo, Low Temp. Phys. 42, 361 (2016).
- 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).
- 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).
- N. Takeuchi, D. Ozawa, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 26, 035010 (2013).
- N. Takeuchi, K. Ehara, K. Inoue, and Y. Yamanashi, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1700304 (2013).
- N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Appl. Phys. Lett. 102, 052602 (2013).
- N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Appl. Phys. Lett. 103, 062602 (2013).
- N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 4, 6354 (2014).
- N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 28, 015003 (2015).
- C. L. Ayala, T. Tanaka, R. Saito, M. Nozoe, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa, IEEE J. Solid-State Circuits 56(4), 1152 (2020).
- H. Takayama, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, J. Phys. Conf. Ser. 1054, 012063 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- N. Takeuchi, T. Yamae, W. Luo, F. Hirayama, T. Yamamoto, and N. Yoshikawa, Phys. Rev. Res. 5, 013145 (2023).
- M.V. Bastrakova, N.V. Klenov, V. I. Ruzhickiy, I. I. Soloviev, and A.M. Satanin, Supercond. Sci. Technol. 35(5), 055003 (2022).
- Semenov, G.V. Danilov, and D.V. Averin, IEEE Trans. Appl. Supercond. 13, 938 (2003).
- V.K. Semenov, G.V. Danilov, and D.V. Averin, IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 455 (2007).
- J. Ren, V.K. Semenov, Y.A. Polyakov, D.V. Averin, and J. S. Tsai, IEEE Trans. Appl. Supercond. 19, 961 (2009).
- J. Ren and V.K. Semenov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 21, 780 (2011).
- H. Li, J. Liu, Y. Zhang, H. Cai, G. Li, Q. Liu, S. Han, and W. Chen, Supercond. Sci. Technol. 30, 035012 (2017).
- N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, J. Appl. Phys. 115, 103910 (2014).
- N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. J. Yoshikawa, J. Appl. Phys. 117, 173912 (2015).
- Q. Xu, C. L. Ayala, N. Takeuchi, Y. Murai, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 27, 1301905 (2017).
- N. Takeuchi, Ph.D. Thesis, The Department of Physics, Electrical and Computer Engineering, Yokohama National University, Yokohama, Japan (2014).
- N. Takeuchi, K. Arai, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 33, 065002 (2020).
- T. Yamae, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33, 1300704 (2023).
- 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).
- V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, and I. Soloviev, Quantum Science and Technology 8(3), 035024 (2023).