Оптимизация ячеек адиабатических сверхпроводниковых логических устройств за счет использования джозефсоновских π-контактов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

Г. С. Хисматуллин

МГУ имени М. В. Ломоносова;Российский квантовый центр

Email: nvklenov@mail.ru
Москва, 119991 Россия; Сколково, Москва, 121205 Россия

Н. В. Кленов

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

Email: nvklenov@mail.ru
Москва, 119991 Россия; Москва, 119049 Россия

И. И. Соловьев

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: nvklenov@mail.ru
Москва, 119991 Россия; Москва, 119049 Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023