Tsifrovoe upravlenie adiabaticheskim sverkhprovodnikovym sigma-neyronom

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Адиабатические сверхпроводящие нейроны на основе квантовых параметронов позволяют “вычислять” аналоговым образом сигмоидальные функции активации и их производные за один такт с рекордной энергоэффективностью. Но для практического использования таких систем необходимо найти режимы работы, позволяющие провести интеграцию с джозефсоновскими цифровыми схемами, где информация представляется в виде последовательностей пикосекундных униполярных импульсов напряжения. В данной статье мы на основе теоретического рассмотрения определяем условия, при которых возможно импульсное управление адиабатическим сигма-нейроном. Полученные результаты позволили нам разработать дизайн базового блока аппаратной реализации цифро-аналоговых джозефсоновских нейронных сетей.

References

  1. I. I. Soloviev, A. E. Schegolev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, M. Yu. Kupriyanov, M. V. Tereshonok, A. V. Shadrin, V. S. Stolyarov, and A. A. Golubov, J. Appl. Phys. 124(15), 152113 (2018).
  2. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, I. I. Soloviev, M. Yu. Kupriyanov, M. V. Tereshonok, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 13(1), 444 (2022).
  3. M. Schneider, E. Toomey, G. Rowlands, J. Shainline, P. Tschirhart, and K. Segall, Supercond. Sci. Technol. 35(5), 053001 (2022).
  4. T. Yamauchi, H. San, N. Yoshikawa, and O. Chen, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33(5), 1 (2023).
  5. T. Yamauchi, N. Takeuchi, N. Yoshikawa, H. San, and O. Chen, Supercond. Sci. Technol. 37(9), 095027 (2024).
  6. G. Zhu, Y. Kan, R. Zhang, Y. Nakashima, W. Luo, N. Takeuchi, N. Yoshikawa, and O. Chen, Supercond. Sci. Technol. 37(9), 095022 (2024).
  7. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 28, 015003 (2014).
  8. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 4(1), 1 (2014).
  9. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Phys. Rev. Appl. 4(3), 034007 (2015).
  10. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 7(1), 75 (2017).
  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. R. Fu, M. Wang, Y. Kan, O. Chen, N. Yoshikawa, B. Yu, and T.-Yi Ho, IEEE Trans. Comput.-Aided Des. Integr. Circuits Syst. 44(3), 975 (2024).
  13. S. K. Tolpygo, E. B. Golden, C. L. Ayala, L. Schindler, M. A. Johnston, N. Parmar, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 35(5), 1 (2025).
  14. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, and M. V. Tereshonok, Beilstein J. Nanotechnol. 7(1), 1397 (2016).
  15. M. Bastrakova, A. Gorchavkina, A. Schegolev, N. Klenov, I. Soloviev, A. Satanin, and M. Tereshonok, Symmetry 13(9), 1735 (2021).
  16. 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).
  17. D. S. Pashin, P. V. Pikunov, M. V. Bastrakova, A. E. Schegolev, N. V. Klenov, and I. I. Soloviev, Beilstein J. Nanotechnol. 14, 1116 (2023).
  18. D. S. Pashin, M. V. Bastrakova, D. A. Rybin, I. I. Soloviev, N. V. Klenov, and A. E. Schegolev, Nanomaterials 14(10), 854 (2024).
  19. I. N. Askerzade, Technical Physics 51, 393 (2006).
  20. Th. J. Walls, D. V. Averin, and K. K. Likharev, IEEE Trans. Appl. Supercond. 17(2), 136 (2007).
  21. T. V. Filippov, A. Sahu, M. E. Celik, D. E. Kirichenko, M. Habib, and D. Gupta, IEEE Trans. Appl. Supercond. 31(5), 1 (2021).
  22. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, and M. V. Tereshonok, Supercond. Sci. Technol. 34(1), 015006 (2020).
  23. I. Nagaoka, K. Ishida, M. Tanaka, K. Sano, T. Yamashita, T. Ono, K. Inoue, and A. Fujimaki, IEEE Trans. Appl. Supercond. 31(5), 1 (2021).
  24. D. Vasudevan and G. Michelogiannakis, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33(5), 1 (2023).
  25. A. Ozaeta, A. S. Vasenko, F. W. J. Hekking, and F. S. Bergeret, Phys. Rev. B 86(6), 060509 (2012).
  26. T. I. Larkin, V. V. Bol’ginov, V. S. Stolyarov, V. V. Ryazanov, I. V. Vernik, S. K. Tolpygo, and O. A. Mukhanov, Appl. Phys. Lett. 100(22), 222601 (2012).
  27. L. N. Karelina, R. A. Hovhannisyan, I. A. Golovchanskiy, V. I. Chichkov, A. Ben Hamida, V. S. Stolyarov, L. S. Uspenskaya, Sh. A. Erkenov, V. V. Bolginov, and V. V. Ryazanov, J. Appl. Phys. 130(17), 173901 (2021).
  28. V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, and I. Soloviev, Quantum Science and Technology 8(3), 035024 (2023).
  29. А. С. Ионин, Н. С. Шуравин, Л. Н. Карелина, А. Н. Россоленко, М С. Сидельников, С. В. Егоров, В. И. Чичков, М. В. Чичков, М. В. Жданова, ЖЭТФ 164(6), 1008 (2023).
  30. Н. С. Шуравин, Л.Н. Карелина, А. С. Ионин, Ф. А. Разорёнов, М. С. Сидельников, С. В. Егоров, В. В. Больгинов, Письма в ЖЭТФ 120(11), 863 (2024).
  31. M. M. Khapaev, A. Yu. Kidiyarova-Shevchenko, P. Magnelind, and M. Yu. Kupriyanov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 11(1), 1090 (2001).
  32. M. M. Khapaev, M. Yu. Kupriyanov, E. Goldobin, and M. Siegel, Supercond. Sci. Technol. 16(1), 24 (2002).
  33. M. M. Khapaev and M. Yu. Kupriyanov, Supercond. Sci. Technol. 28(5), 055013 (2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».