DE2810610A1

DE2810610A1 - Josephson-speicherzelle

Info

Publication number: DE2810610A1
Application number: DE19782810610
Authority: DE
Inventors: Walter H Henkels
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-03-29
Filing date: 1978-03-11
Publication date: 1978-10-05
Also published as: JPS5652399B2; DE2810610C3; FR2386102B1; IT1158672B; US4130893A; FR2386102A1; GB1600300A; IT7821404A0; DE2810610B2; JPS53120341A; CA1101546A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

te-cn
Josephson-Speicherzelle

Die Erfindung betrifft eine Josephson-Speicherzelle nach dem Oberbegriff in Anspruch 1.

Es sind zahlreiche supraleitende Speicherzellen bekannt, in denen Information in Form von dauernd aufrecht erhaltenen Ringströmen gespeichert ist; die beiden binären Zustände werden dabei oft durch Ströme dargestellt, die im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn fließen* In einer besonderen Ausgestaltung weisen die Speicherzellen einen einzelnen Josephson-Kontakt in der supraleitenden Schleife auf (sog. Schreib-Kontakt, der zum Einschreiben der Information dient), und außerdem einen sog. Abfühl-Josephson-Kontakt in elektromagnetischer Kopplung mit der Speicherschleife zur Feststellung des gespeicherten Binärzustandes. Das Auslesen derartiger ', Speicherzellen kann auf nicht-zerstörende Weise erfolgen (sog., ;

NDRO-Leseverfahren); die gespeicherte Information bleibt also j solange erhalten, wie die Schaltung supraleitend gehalten i wird. In einer Ausgestaltung dieser Speicherzellen können anstelle einzelner Kontakte auch sog. Multikontakte oder Interferometeranordnungen verwendet werden.

Die beiden Zweige derartiger Speicherschleifen werden im Stand der Technik so ausgelegt, daß beide dieselbe Induktivität besitzen; auf diese Weise läßt sich jedoch nicht der optimale Bereich für das nicht zerstörende Auslesen erzielen.

Die im Stand der Technik bekanntgewordenen Zellen werden im folgenden beschrieben. In den Artikeln IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 15, Nr. 2, Juli 1972, Seiten 449 bis 451 und Vol. 15, Nr. 2, Februar 1973, Seiten 2904 bis 2905

^YO976068 809840/0701

Werden Speicherzellen mit gleichen Induktivitäten der Speijcherschleifenabschnitte beschrieben.

Jim Artikel IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, Nr. 1, ■Juni 1973, Seite 214 wird eine Zelle beschrieben, deren 'Induktivitäten verschieden sind, doch ist darin keine technische Lehre enthalten, wie diese Eigenschaft zur Verbesserung des Auslesens herangezogen werden kann. Außerdem werden die

Binärzustände in dieser Zelle nicht durch gegenläufige Ströme, sondern durch die Anwesenheit bzw. Abwesenheit eines Stromes dargestellt. Der Abfühlkontakt ist mit dem Zweig der Schleife gekoppelt, in dem der Schreibkontakt liegt.

Im Artikel IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 17, Nr. 3, August 1974, Seiten 890 bis 891 werden ebenfalls keine gegen-ί

läufigen Ströme zur Binärdarstellung verwendet, die angegebenen Induktivitäten sind im wesentlichen gleich.

Im Artikel IBM Technical Disclosure Bulletin, VoI 18, Nr. 11, April 1976, Seiten 3852 bis 3853 wird eine Zelle mit einem einzelnen Schreibkontakt und einem Abfühlkontakt angegeben, der mit dem Zweig gekopplet ist, der nicht den Schreibkontakt enthält. Die Induktivitäten der beiden Zweige der Zelle sind gleich, zur Binärdarstellung werden gegenläufige Ströme verwendet. Für eine derartige Zelle ist der nutzbare Arbeitsbereich für das Einschreiben unabhängig vom Verhältnis der Induktivitäten der beiden Zweige. Es wird darauf hingewiesen, daß für eine ideale Zelle der Schreibbereich verbessert werden kann, wenn der Wert einer Funktion K verringert wird, die von den Induktivitäten der Zweige abhängt. In bezug auf den Lesebereich wird festgestellt, daß dort kompliziertere Abhängigkeiten vorliegen. Schließlich wird in dem Artikel darauf hingewiesen, daß zur Verbesserung der Arbeitsbereiche eine Asymmetrie der Zelle (K ungleich 1/2) herbeigeführt werden kann. Wie dies im einzelnen geschehen soll, wird nicht angeben, ebensowenig, in welchem Zweig die größere der beiden YO 976 068

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Induktivitäten eingebaut werden soll, um ein verbessertes Leseverhalten zu erzielen.

In dem Artikel Proceedings IEEE, April 1967, Seiten 592 bis 593 wird eine Speicherzelle mit dreifachem Koinzidenzimpuls beschrieben. Für die x-, y- und ζ-Treibleitungen wird ein getrennter Decodierer verwendet. Dadurch soll eine beträchtliche Verbesserung des Schreibbereichs ermöglicht werden.

Im Stand der Technik sind also Speicherzellen mit einem einzelnen Schreibkontakt und eine Speichermatrix mit einem diagonalen Leitungstreiber (zusätzlich zu den x- und y-Treibern) bekannt. Dabei scheint besonderer Wert auf die Verbesserung des Schreib-Arbeitsbereiches gelegt worden zu sein. Die im Stand der Technik erreichten Diskriminierungsfaktoren F für das Lesen liegen bei einem Wert von 2.

Die vorliegende Erfindung stellt sich dementsprechend die Aufgabe, den nutzbaren Lesebereich für Josephson-Speicherzellen der angegebenen Art zu optimieren, ohne die Schreibeigenschaften zu verschlechtern.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung schlägt vor, die supraleitende Schleife einer Speicherzelle so auszugestalten, daß die beiden Zweige verschiedene Induktivitäten besitzen. In einer Schleife mit einem ,einzigen Schreibkontakt besitzt der den Kontakt enthaltende Zweig eine größere Induktivität als der andere; ein optimaler Wert für das Verhältnis der Induktivitäten ist 2. Dies gilt für den Fall, daß der Arbeitsstrom I . des Schreibkontakts

min

ö ist. Optimale Werte des Induktivitätsverhältnisses für iandere Ströme I . werden angegeben. In den zugrundegelegten !Speicherzellen werden die beiden Binärwerte durch entgegenge-

"" 8Ö"8T*Ö"/O7Ö1

setzt umlaufende Ringströme dargestellt; die Adressierung der Zellen erfolgt durch ein Koinzidenzstromprinzip. Die Zellen können dabei entweder nur eine Steuerleitung oder zwei Steuerleitungen aufweisen. Eine Speichermatrix aus Zellen mit zwei Steuerleitungen verwendet eine Dreifach-Koinzidenz von Strömen mit Hilfe einer zusätzlichen diagonal verlaufenden Steuerleitung. Diese Matrix weist dann sowohl einen verbesserten Schreib- als auch einen verbesserten Lese-Arbeitsbereich auf.

Die Verbesserung des Abfühl-Arbeitsbereichs liegt über dem aller bekannten Josephson-Speicherzellen; verwendet man zur Charakterisierung dieser Eigenschaft einen sog. Abfühl-Diskriminierungsfaktor F, so liegt der erzielbare Wert bei F=3, wenn jeweils das für die vorliegenden Arbeitsbedingungen der Zelle optimale Induktivitätsverhältnis gewählt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

!Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Teil einer

Speichermatrix mit Speicherzellen, die nur einen einzigen Schreibkontakt besitzen, sowie die Ströme, die ausgewählten (adressierten) und nicht ausgewählten Zellen zugeführt werden,

Fig. 2A ein Diagramm der Funktionen Y-, Y₂, Y- und Z,

von denen der allgemeine Abfühl-Diskriminierungsfaktor abhängt. Diese Kurven sind als Funktion einer dimensionslosen Größe α aufgetragen, wobei als Parameter das Verhältnis c/a dient.

^{Y0 976 O68} 8 0 9 8 4 0/0701

Fig. 2B ein Diagramm des maximalen Abfühl-Diskriminie-j

rungsfaktors P als Funktion von c/a. max

In der Fig. ist auch der Wert (oder

die Werte) von α (α opt.) angegeben, der den j

maximalen Wert von F ergibt. j

Fig. 3 eine Darstellung des maximalen Abfühl-Arbeits-j

Stroms I bei Spannung Null als Funktion des \

m ι

gesamten Steuerstroms für den Abfühlkontakt, I bezogen auf den Arbeitsstrom der Zelle I . j

Die resultierenden Steuerströme für einen i

i Abfühlkontakt werden im Endeffekt durch Fak- <

toren β und k bestimmt, wobei £S der durch die . in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Steuerleitung fließende Strom I dividiert durch den an die Speicherzelle angelegte Strom I

ist und k = L /(L + L ); L (L ) ist die

SS W SW

Selbstinduktivität für den Abfühl-(Schreib-) Zweig.

Fig. 4 die graphische Darstellung des Diskriminierungsfaktors F über der Funktion k/(g + 1). Die Kurven F₁ = S₁ZS₀ und F₂ - S₁Zu₁ als

\ Funktionen von kZ(β + 1) sind ebenfalls dar-

! gestellt. S₁ ist der größtmögliche Steuer-

! pegel für den Abfühlkontakt, wenn eine aus-

= gewählte Zelle eine binäre Eins enthält,

S₀ der maximale Pegel, wenn die ausgewählte j Zelle eine binäre Null enthält. U₁ ist der

j größtmögliche Steuerpegel für einen Abfühl-

kontakt, wenn eine nicht selektierte Zelle eine binäre Eins speichert. Als dick ausgezogene Linie ist auch der tatsächliche Diskriminierungsfaktor F = min. (F₁, F-) angegeben.
i

YO 976 Ö6F

809840/0701

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Teils

einer Speichermatrix, deren Zellen jeweils einen einzelnen Schreibkontakt und einen einzelnen Abfühlkontakt enthalten. Es sind zwei Steuerleitungen für den Schreibkontakt vorgesehen, eine die in diagonaler Richtung verläuft und eine andere, die horizontal liegt. Die Binärzustände sind als Paar von entgegengesetzt fließenden Ringströmen dargestellt, die gleiche Stärke aufweisen und proportional zu einem Versorgungsstrom I sind.

Fig. 6 eine typische Umschalt-Schwellwertkurve für den Arbeitskontakt, wobei die statischen Arbeitspunkte für einen typischen Schreibzyklus als ausgefüllte Kreise angegeben sind. Die kurzen horizontalen Segmente auf der vertikalen Achse entsprechen den beiden mögliehen Ringströmen vor dem Schreibvorgang

■ in einem Standardzyklus. Der nicht ausgefüllte

j Kreis gibt dem Arbeitspunkt einer ausgewähl-

ten Zelle während deren erstem Schreibzyklus !

I

an.

Fig. 7 die Abhängigkeit des normierten Ringstromes,

von den an eine Speicherzelle angelegten, normierten, individuellen Steuerströmen.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Matrix 1 von Speicherzellen 2, in· denen gleichgroße, mit entgegengesetztem Umlaufsinn fließende Ringströme +kl in einer supraleitenden Schleife 3 die Binärzustände "1" und "O" darstellen. Die supraleitende Schleife 3 weist ein Paar von Zweigen 4,5 auf, von denen jeder einen bestimmten Induktivitätswert besitzt. Ein Schreibkontakt in Form einer umschaltbaren Einrichtung, in der ein

YO 976 068 8 0 9 8 4 0/0701

Josephson-Strom fließt, liegt in Zweig 4 jeder der Speicherzellen 2. Ein Abfühlkontakt 7, ebenfalls in Form einer umschaltbaren Einrichtung, in der ein Josephson-Strom fließt, ist mit Zweig 5 jeder der supraleitenden Schleifen 3 elektromagnetisch gekoppelt. Die Speicherzellen 2 benötigen ein Paar koinzidierender Ströme, sowohl für den Schreib- als auch für den Abfühlvorgang. Eine bipolare Stromquelle 8, die in Fig. 1 mit I -Stromquelle bezeichnet ist, liefert einen Strom I an Spalten von Speicherzellen 2, die innerhalb einer Spalte in Reihe geschaltet sind. Der Strom I aus der Stromquelle 8 verteilt sich in den Zweigen 4, 5 in die Ströme kl bzw. (1 - k)I (linke Zelle 2 in Fig. 1). Eine Steuerleitung 9, die mit jedem der Schreibkontakte 6 elektromagnetisch gekoppelt ist, gibt alle Schreibkontakte 6 einer gegebenen Reihe frei, indem ein Strom I aus einer Quelle 10 (I -Stromquelle

X X

in Fig. 1) geliefert wird. Eine Abfühlleitung 11 verbindet die AbfühIkontakte 7 einer Reihe von Speicherzellen 2; jedem der Kontakte 7 wird ein Abfühlstrom I aus der Quelle 12, I -Stromquelle, zugeführt. Die Abfühlleitung 11 ist mit einem Detektor oder Abfühlverstärker 13 verbunden, mit dem der Binärzustand einer ausgewählten (adressierten) Zelle 2 festgestellt werden kann.

Wenn Information beispielsweise in die Speicherzelle eingeschrieben werden soll, die in Fig. 1 links angeordnet ist (ausgewählte Zelle 2), werden Stromimpulse I und I aus den Quellen 8 bzw. 10 in Koinzidenz angelegt. Strom I in Steuer-

leitung 9 schaltet den Arbeitskontakt 6 in bekannter Weise aus dem supraleitenden Zustand (ohne Spannung) in einen spannungsbehafteten Zustand um und verlagert dabei den gesamten Strom aus Zweig 4 der Schleife 3 in Zweig 5. Wenn die Stromimpulse aus den Quellen 8, 10 abklingen, entsteht in ebenfalls bekannter Weise in der supraleitenden Schleife 3 ein Ringstrom +kl in der ausgewählten Zelle, der durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet ist. Der durch die gestrichelte Linie 14 in der ausgewählten Zelle dargestellte Ringstrom gibt einen

YO 976 058 " "

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der beiden möglichen Binärzustände an. Ein Strom in Gegenuhrzeigerrichtung kann in der ausgewählten Zelle zur Darstellung des anderen der beiden möglichen Binärzustände angeregt werden, indem ein Stromimpuls I aus Quelle 8 mit einer Polarität angelegt wird, die entgegengesetzt zum obigen Beispiel ist. In die in Fig. 1 links angeordnete Zelle 2 kann somit durch koinzidente Stromauswahl eingeschrieben werden und dabei eine binäre "1" oder "O" durch Ringströme in der supraleitenden Schleife 3 in Uhrzeigerrichtung bzw. in Gegenuhrzeigerrichtung dargestellt werden. Solange die Speichermatrix 1 bei Temperaturen des flüssigen Heliums gehalten wird, bleibt ein einmal angeregter Ringstrom ohne Zufuhr von Energie solange bestehen, bis er erneut geändert wird.

Zum Abfühlen (auch als Lesen bezeichnet) des Zustandes der in Fig. 1 links angeordneten Speicherzelle 2 (der ausgewählten Zelle) wird ein Strom I aus der Stromquelle 12 über die Abfühlleitung 11 an alle Abfühlkontakte 7 in einer bestimmten Reihe angelegt. Dieser Strom reicht nicht aus, um den Abfühlkontakt 7 alleine umzuschalten; fließt in einer der Speicherzellen 2 ein Ringstrom mit gleicher Richtung wie Strom I , genügen auch diese beiden Ströme nicht, um den Abfühl-

kontakt 7 umzuschalten. In diesem Fall ist also keine der Zellen ausgewählt worden und keiner der Abfühlkontakte 7 kann jin seinen spannungsbehafteten Zustand umschalten. Das Lesen bezw. Abfühlen der ausgewählten Zelle erfolgt, indem ein Stromimpuls aus der Quelle 8 mit immer gleicher Polarität und mit solcher Stärke abgegeben wird, daß der Abfühlkontakt 7 der ausgewählten Zelle 2 in den Spannungszustand umschaltet. Das Umschalten des Kontakts 7 verursacht einen Abfall des Stromes, der wiederum vom Detektor bzw. Abftihlverstärker 13 festgestellt wird. Auf diese Weise kann die in der ausgewählten Speicherzelle 2 gespeicherte Information ausgelesen werden, ohne daß sie zerstört wird. Solche Speicherzellen werden als NDRO (nichtzerstörendes Auslesen, Nondestructive Read-Out)-Zellen bezeichnet.

^YO976068 809840/7707

Ohne nähere Charakterisierung der verwendeten Parameter entspricht die bisherige Beschreibung dem konventionellen Verfah- ; ren, Josephson-Speicher nichtzerstörend auszulesen. Mit Hilfe : der vorliegenden Erfindung kann jedoch der Arbeitsbereich für _; das Abfühlen im Vergleich zu konventionellen Matritzen mit , nichtzerstörendem Auslesen in beträchtlicher Weise verbessert ^; werden. Beim üblichen nichtzerstörenden Auslesen bestimmen : drei fundamentale Aspekte den Arbeitsbereich. Diese sinds ', 1. Herstellungstoleranzen innerhalb der Matrix, die zu ent- \ sprechenden Variationen der Schwellwertkurven für das umschalten der Abfühlkontakte führen, 2. das Verhältnis der Ringströme in der Zelle zu I , wobei I der Wert des Steuerstroms, im Abfühlkontakt ist, der einem Flußquantum im Abfühlkontakt j entspricht, und 3. das Verhältnis der Steuerpegel, die von i einem ausgewählten Kontakt bzw. einem nicht ausgewählten Kon- ' takt gesehen werden. Der letztgenannte Aspekt bestimmt im j wesentlichen das Maß, in dem ein gewünschter Abfühlkontakt von ; allen anderen unausgewählten oder ungewünschten Abfühlkontaktenj einer bitorganisierten Speichermatrix unterschieden wird,
d.h. die Diskrimination. Wird dieses Verhältnis als Abfühl-Diskriminierungsfaktor definiert,

_ Steuerpegel des ausgewählten Kontakts

~ maximaler Steuerpegel eines nichtausgewählten Kontakts,

so führt ein Maximalwert von F zur größtmöglichen Ausdehnung
der Abfühlbereiche in Speichermatritzen mit nichtzerstörendem
Auslesen; dieser Wert kann erreicht werden, wenn zusätzlich
^;zu den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Faktoren die
Induktivitäten der Zweige 4, 5 der Speicherzelle im allgemeinen asymmetrisch gestaltet werden. So kann beispielsweise
die Induktivität des Zweigs 4 größer als die des Zweigs 5
!gemacht werden. Um dann den maximalen Wert von F = 3 zu
!erreichen, muß die Induktivität im Zweig 4 doppelt so groß

!wie die im Zweig 5 sein, wenn in Fig. 11. des Schreib-

! min

Ikontakts 6 Null ist.

^ΪΟ976Ο6β 809840/0707

Zusammengefaßt müssen also zur Erzielung eines maximalen Werts von F in der Ausführungsform von Fig. 1 folgende Maßnahmen !ergriffen werden:

A) Abfühlkontakt 7 muß unter Zweig 5 der supraleitenden Schleife gelegt werden. In Zweig 5, der den zugeordneten Abfühlkontakt 7 steuert, darf sich kein Schreibkontakt befinden.

B) Zur Darstellung der Binärzustände "1" und "O" müssen Ringströme gleicher Stärke, aber entgegengesetzter Umlaufrich-

; tung verwendet werden.

C) Die Induktivitäten des Schreibzweigs 4 und des Abfühlzweigs ■ ^: 5 der supraleitenden Schleife 3 müssen asymmetrisch sein, j so daß k =Γΐ+2(Ι . /I )Ί ?* 3, wobei I . der minimale

>— min y -J mm

• Strom des Arbeitskontakts 6 im spannungsbehafteten Zustand und I der Versorgungsstrom der Schleife 3 ist. Der dimensionslose Parameter k drückt die Asymmetrie der Induktivi- '■ täten aus und ist definiert als k = L /(L +L ), wobei L

SSW W

und L die Induktivitäten des Schreibzweigs 4 bzw. des Abfühlzweigs 5 der supraleitenden Schleife 3 in Fig. 1 j

i sind. j

Unter den obengenannten Bedingungen besitzt der Abfühl-Diskriminierungsfaktor F einen Maximalwert von 3. Dieser Abfühl-Diskriminierungsfaktor F ist nur eine Funktion der Asymmetrie der Induktivitäten in den Zweigen der Schleife 3 und von I . ; diese Abhängigkeit ist im Stand der Technik nicht bekannt, so daß die dort erreichten besten Diskriminierungsfaktoren F = 2 betrugen, entsprechend dem Spezialfall, daß die Induktivitäten beider Zweige gleich sind. Unabhängig vom Wert

von I . /I (d.h. in dem Fall, daß I . φ O) kann durch Vermxn y min

wendung verschiedener Werte der induktiven Asymmetrie k der Maximalwert F = 3 erreicht werden. Diese Tatsache ergibt sich im einzelnen aus der folgenden Beschreibung.

In einer Matrix von Speicherzellen 2, ähnlich denen in Fig. 1, YO 976 06Ö

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verlaufen die Abfühlleitungen 11 innerhalb der Reihen so, daß j alle Abfühlkontakte 7 der Reihe denselben Versorgungsstrom ' I erhalten. I

Die Ringströme in den Zellen sind proportional zum Versor- j gungsstrom der Zelle I , der in Versorgungsleitungen fließt,

die jede Abfühlleitung 11 nur einmal kreuzen. Die durch ge- · strichelte Linien 14 in Fig. 1 angedeuteten Ringströme werden

für den "1"-Zustand mit C₁ - al und für den "O"-Zustand mit |

C₀ = aal bezeichnet. j

Während des Abfühlens wird an den Abfühlkontakt 7 der ausge- j

i wählten Zelle zusätzlich zum Ringstrom der Zelle (gestrichelte j

Linien 14 in Fig. 1) ein Strom el angelegt. Da der ausge- j

y ι

wählte Abfühlkontakt 7 umgeschaltet werden soll, wenn in der I ausgewählten Zelle eine "1" vorhanden ist, müssen die Parameter c und a additiv sein, d.h., beide haben dasselbe Vorzeichen. Unter diesen Umständen hat der Abfühl-Diskriminierungsfaktor F seinen Maximalwert F = 3 dann, und nur dann, wenn
die Ringströme der beiden Binärzustände gleichen Betrag, aber
verschiedene Umlaufrichtungen besitzen. Daraus wird klar, daß
der Wert ο in C_Q = ^aaI _v gleich α= -1 sein muß. Außerdem ist
der für das Optimum notwendige Wert c/a = 2,

per Beweis dieser Beziehungen kann auf graphische Weise erifolgen. Werden alle möglichen Steuerpegel des Abfühlkontakts
!(normiert auf den Versorgungsstrom I der Zelle) notiert, so
!erfährt der ausgewählte Abfühlkontakt 7 im Fall seines
"1"-Zustands einen Steuerpegel S₁ = a+c. Ist in der ausgewählten Zelle eine "O" gespeichert, ist der Steuerpegel
!S₀ = aa+c. In Fig. 1 liegen an der rechts gezeichneten Zelle 2
(der nichtausgewählten Zelle) nur die Ringströme an, die zur
Unterscheidung von C₁ und C₂ mit U₁ und U_n bezeichnet werden,
wobei U₁ = a, wenn eine "1" gespeichert ist, und U_ = aa
bei einer gespeicherten "0". Der Abfühl-Diskriminierungsfaktor F ist dann definiert als

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I ^F max. [[S₀I, IU₀I, IU₁I3 (1)

!Werden in Gleichung (1) die Werte für S₁, S , U₁ und U_n ein-■gesetzt und (ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit) angenommen, daß a und c positiv sind, so ergibt sich nach Division durch den Wert a

j F =

max. [[α + || , 1, |α|] (2)

^!Wenn die Glieder der Gleichung (2) definiert werden als

IY =|o + - [, Y₀ = 1, Y, = [ ot I und Z = 1 + §, so kann der ι a i j a

Maximalwert F = Z/max. IY₁, Y₂, Y₃J durch Auftragen dieser Terme als Funktion von α (Fig. 2A) erhalten werden.

In Fig. 2A sind die Funktionen Y₁, Y₃, Y₃ und Z als Funktion j von α aufgetragen, wobei c/a als Parameter dient.

Nur die Größen Y₁ und Z hängen vom Parameter c/a ab. In der Darstellung von Fig. 2A entsprechen die dickgestrichelten Linien 15 und 17 Y₁ bzw. Z für den Fall c/a =1/2, die gestrichelten Linien 16 und 18 gelten für den Fall c/a = 2. Im allgemeinen verschiebt sich die Funktion Y₁ nach links und Z nach oben, wenn c/a zunimmt. Die Funktion Y₃ ist in Fig. 2A durch die ausgezogene Linie 19 dargestellt, die Funktion Y_ durch die ausgezogene Linie 20. Aus Fig. 2A ergibt sich ohne weiteres der maximale Wert von Y₁, Y₂ und Y₃ als Funktion von α bei einem gegebenen Wert von c/a, so daß derjenige Wert oder Wertbereich von α bestimmt werden kann, für den dieses Maximum seinen kleinsten Wert annimmt - eine derartige Wahl von et ergibt das maximale F für diese besondere Wahl von c/a. Beispielsweise ist für c/a = 1/2, Z = 1,5 der Wert max. (Y₁, Y₃, Y₃) = Y₂ ■ 1 für -1 <_ α ± +0,5 und F = 1,5 · für jede andere Wahl von α ist in diesem Fall max.(Y₁, Y₃, Y₃) > 1(=Y_O) und F < 1,5. Wenn der Wert von c/a zunimmt und Y₁ dadurch nach links verschoben wird, bleibt der kleinste Wert j 976 068

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von max.(Y₁, Y_, Y,) gleich 1 = Υ_ bis c/a > 2; an diesem ^: Punkt schneidet Y₁ die Kurve Y₃ bei einem Wert > 1 (der entsprechende Wert von α in diesen Fällen ist < -1). Auf diese j Weise sieht man ohne weiteres, daß F einen Maximalwert von

3 erreicht, wenn c/a = 2 und α = -1. j

In Fig. 2B ist der maximale Abfühl-Diskriminierungsfaktor ;

F als Funktion von c/a aufgetragen; diese Abhängigkeit er- ^j max

gibt sich aus Fig. 2A. Ebenfalls in Fig. 2B ist der Wert ' (oder die Werte) von α (α opt.) aufgetragen, die den maximalen \ Wert von F ergeben. Es ist zu beachten, daß für c/a < 2 kein j

ι eindeutiger Optimalwert von α existiert; dieser Fall ent- j spricht dem schraffierten Bereich in Fig. 2B.

Aus dem vorgehenden ist somit klar, daß zur maximalen bzw. besten Abfühl-Diskriminierung gleichzeitig die Werte α = -1 und c/a = 2 erforderlich sind. Der Ringstrom a wird durch die Lage des Schreibkontakts und die relativen Induktivitäten in den beiden Zweigen der Speicherschleife bestimmt, der Wert c durch den während eines Lesevorgangs (Abfühlen) gelieferten Strom.

JDie Matrix 1 in Fig. 1 kann auch unter allgemeineren Gesichts-

[punkten betrachtet werden, wenn nämlich ein besonderer Steuerstrom I* an den Abfühlkontakt 7 der ausgewählten Zelle 2 über leine Steuerleitung 21 angelegt wird, die in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie mit dem Strom I dargestellt ist. Jede der Speicherzellen 2 besitzt nur einen Schreibkontakt 6 und einen Abfühlkontakt 7, die in bzw. benachbart den Zweigen 4,5 der supraleitenden Schleife 3 liegen. Wie früher ist mit k ein Parameter für die Induktivitätsasyiranetrie bezeichnet (k 5 L_s/ (Ι·_Β+Ι·_ν)) , wobei L₃ (L_w) die Selbstinduktivität des Abfühl- bzw. Schreibzweiges sind. Wenn ein bipolarer Strom I aus einer Quelle 8 angelegt wird, sind die möglichen Ringströme + kl ♦ Der von Steuerleitung 21 gelieferte und auf den jVersorgungsstrom I der Zelle normierte Steuerstrom kann defi-YD 57F ÖF8

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liiert werden als I /I = β. Während des Abfühlvorgangs wird der Versorgungsstrom der Zelle I angelegt und verteilt sich in zwei im allgemeinen ungleiche Zweige 4 und 5 in Ströme der Stärke kl bzw. (1-k)I .

Wird angenommen, daß im Arbeitskontakt 6 der ausgewählten Zelle 2 1. =0 gilt, so ergeben sich die möglichen Steuerpegel des Abfüb.Ikontakts zu:

S. = α,+(1-*)Ι +1* = (k+1-k+ß)I = (ß+1)I (3) ■ ^SO ^{= C}o⁺⁽¹~^k)Iy^+I* ⁼ ("k+1-k+ß)I_y = (ß+1-2k)I_y (4) ! ^ü1,O=±^kIy <⁵>

;In diesen Beziehungen bezeichnen S₁ und S die Steuerpegel des Abfühlkontakts, wenn die ausgewählte Zelle 2 eine "1" bzw. eine "O" speichert. C₁, C₀ sind die Ringströme in der ausgewählten Zelle 2 mit den Werten kl , bzw. -kl . I* wurde weiter oben definiert als ßl . U₁, U sind die beiden möglichen in ührzeigerrichtung bzw. entgegengesetzt fließenden Ringströme der nichtausgewählten Zelle 2 in Fig. 1.

In Fig, 3 ist die Abhängigkeit des Schwellwertstroms I des Abfühlkontaks als Funktion des gesamten auf den Arbeitsstrom I der Zelle normierten Steuerstrom des Arbeitskontakts dargestellt. I_e ist der an den Arbeitskontakt 7 über die Abfühlleitung 11 von der Stromquelle 12 angelegte Strom. Der Arbeitsstrom I_ liegt innerhalb der Schwellwertcharakteristik 22, so daß bei Abwesenheit jedes Steuerstroms nicht in der Lage ist, den Abfühlkontakt 7 in den spannungsbehafteten Zustand umzuschalten. Die relative Lage der Steuerpegel, die sich aus den Gleichungen 3 bis 5 ergeben, sind in Fig. 3 auf der Abszisse mit den Steuerströmen angegeben. Für den Fall 3+1 3 3k würde der Punkt S_Q links von U₁ liegen. Die tatsächlichen relativen Lagen hängen von den unabhängigen Parametern

^YO976068 809840/0701

k und β ab. Bei festgehaltenem β-wandert im allgemeinen mit zunehmendem k der Punkt S- nach links, während U₁ sich nach rechts bewegt.

In Fig. 4 ist der Abfühl-Diskriminierungsfaktor F als Funktion des Parameters k/(ß+1) dargestellt. Außerdem sind die Kurven F₁ = S₁ZS und F, = S₁Zu₁ als Funktionen von k/(ß+1) wiedergegeben. S₁ ist der mögliche Steuerpegel des Abfühlkontakts, wenn eine ausgewählte Zelle eine binäre Eins enthält, S- ist der mögliche Steuerpegel des Abfühlkontakts, wenn eine ausgewählte Zelle eine binäre Null speichert. U₁ ist der mögliche Steuerpegel des Abfühlkontakts, wenn eine nichtausgewählte Zelle eine binäre Eins enthält. Als dick ausgezogene Linie ist außerdem der tatsächliche Diskriminierungsfaktor F = min.(F₁, F_) dargestellt. Der maximale Wert von F ist 3, entsprechend dem theoretischen Maximum, wenn F₁ =F_, d.h., wenn U₁ = S (in Fig. 3). Aus Fig. 4 ergibt sich somit, daß der maximale oder optimale Wert von k/(ß+1) gleich 1/3 ist. Für diesen Wert von k/(ß+1) ergibt sich durch Einsetzen in die Beziehung F = 8.,/D₁ der Wert F = (ß+1)/ [(ß+1)/3] = 3. Dieser Wert von F ist unabhängig von ß, d.h., es bringt keinen Vorteil, wenn eine zusätzliche Abfühl-Steuerleitung, wie beispielsweise Steuerleitung 21 in Fig. 1, verwendet wird. Der Wert von β kann somit Null gesetzt werden und zusätzliche Steuerleitungen, wie beispielsweise Leitung 21 in Fig. 1, brauchen für den Abfühlkontakt 7 nicht vorgesehen zu werden. Unter diesen Umständen ist der Optimalwert k = k . = 1/3; wird dieser Wert auf den Asymmetriefaktor k = L /(L +L )

I ssw

bezogen, so entspricht dieses L = 2L für Ij_n = 0.

_;Im allgemeinen Fall ist jedoch I . φ 0. Die obige Untersuichung kann leicht auf diesen Fall mit endlichem I_.»_n erweitert jwerden und ergibt dann als Optimalwert von k/(ß+1)

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ι - 18 -

„ . . _Λ _ 1 ¹InIn ist. Dieser Wert für k/(B+1) ergibt WObei ρ = jppjy -j-

Wiederum F =3 unabhängig von p.
max

Bei nichtverschwindendem I . kann also ein Wert von k gefunden werden, der immer einen Maximalwert von 3 ergibt, wenn nur das Induktiv!tätsverhältnis bzw. die Induktivitätsasymmetrie geeignet gewählt wird. Wenn andere Werte von k verwendet werden, die zu Abfühl-Diskriminierungsfaktoren F kleiner

als den Maximalwert von 3 führen, braucht nur ein entsprechender Wert von k in Fig. 4 ausgewählt und daraus das Verhältnis der Induktivitäten im Schreibzweig und im Abfühlzweig der supraleitenden Schleife bestimmt werden. Der dick ausgezogene Teil in Fig. 4 entspricht wie gesagt dem Fall I . = O. Werte von k größer als 0,25 und kleiner als 0,5 ergeben jsomit Abfühl-Diskriminierungsfaktoren F im Bereich 2 < F < 3.

Tür Fälle mit I . ψ 0 (ρ?*0) ergibt sich eine Kurvenschar ähnlich dem dick ausgezogenen Teil in Fig. 4, die beispielsweise als Paar gestrichelter Kurven 23 und 24 dargestellt sind. Da der erreichbare Maximalwert von F immer 3 ist, liegt dieses Maximum bei verschiedenen Werten von k, entsprechend ; der obigen Gleichung (6). In ähnlicher Weise hängen diejenigen \ Werte von k, die F größer als 2 ergeben, auch von ρ ab. Im \ allgemeinen ist 2 < F < 3 für (1+3p)/4 < (k/ß+1)< < (1+p)/2.

Wie schon gesagt, müssen bei dieser Untersuchung die Voraussetzungen zur Erzielung des maximalen Abfühl-Diskriminierungsfaktors F — 3 eingehalten werden. Es müssen also gleichgroße Ringströme mit verschiedenen Umlaufrichtungen verwendet werden; der Schreibkontakt und der Abfühlkontakt müssen in verschiedenen Zweigen der supraleitenden Speicherschleife liegen und die Induktivitäten der Zweige müssen im allgemeinen asymmetrisch sein. In Fällen, in denen I . des Schreibkontakts gleich Null ist, muß die Induktivität des Zweiges mit dem Schreibkontakt den doppelten Wert des mit dem Abfühlkontakt gekoppelten Zweiges aufweisen. In allen anderen Fällen, in

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denen I^ des Schreibkontakts nicht gleich Null ist, kann der \ Wert von k mit der obigen Gleichung (6) bestimmt werden und ' daraus wiederum die Induktivitätswerte, die den Abfühl-Diskri- ' minierungsfaktor P = 3 ergeben. Ringströme mit ungleichen Stromstärken, wie sie beispielsweise durch Mehrfach-Schreibkon-; takte in asymmetrischen Zellen entstehen, können aufgrund die- I ser Überlegungen also nicht zur maximal möglichen Abfühl- | Diskriminierung führen. Ein Spezialfall dieser allgemeinen i Gattung ist eine Speicherzelle, in der eine "1" durch das ! Vorhandensein eines Stroms und eine "O" durch die Abwesenheit ■

i eines Stroms dargestellt wird. Hier ist der maximal mögliche j Wert von F nur 2. Der erforderliche Wert von c/a = 2 kann auch I dann nicht erreicht werden, wenn ein einzelner Schreibkontakt in denselben Zweig eingebaut wird, der mit dem Abfühlkontakt gekoppelt ist? in diesem Fall ist c/a = 1 und aus Gleichung (2) oder Fig. 2B ergibt sich damit der maximal mögliche Wert F zu nur 2.

Zur Erzielung des bestmöglichen Arbeitsbereichs müssen die Zellen im allgemeinen so miteinander verbunden werden, daß die Schreibkontakte der nichtausgewahlten Zellen nicht mehr ,als eine Einheit des Steuer- oder Arbeitsstroms erhalten, während der Schreibkontakt der ausgewählten Zelle sowohl den Arbeitsstrom als auch alle verwendeten Steuerströme empfängt. !Wird, wie üblicherweise, eine Koinzidenzauswahl mit vertikalen und horizontalen Auswahlströmen verwendet, so empfängt ein Arbeitskontakt einer ausgewählten Zelle sowohl die vertikalen ;als auch die horizontalen Auswahlströme. Alle Schreibkontakte !der nichtausgewahlten Zellen empfangen nur einen vertikalen ;oder einen horizontalen Strom oder aber überhaupt keinen. Die Hinzufügung neuer vertikaler oder horizontaler Ströme ändert das Bild nicht wesentlich, da nur ein weiterer Strom zu den schon vorhandenen hinzugefügt wird. Aus Fig. 5 wird deutlich, daß ein zusätzlicher Steuerstrom verwendet werden kann, der die am Schreibkontakt einer ausgewählten Zelle verfügbaren Steuerströme verstärkt, andererseits aber nur einen Steuer-

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strom an die Arbeitskontakte solcher nicht ausgewählter Zellen liefert, die ohne diese zusätzliche Leitung überhaupt keinen Steuerstrom empfangen. Das Verhältnis der Steuerströme in einer ausgewählten Zelle zu denen in einer nichtausgewählten Zelle beträgt also bei Verwendung diagonaler Steuerleitungen 3/1. Mit nur zwei Steuerleitungen ist das effektive Verhältnis 2:1, bei einer zusätzlichen horizontalen oder vertikalen Steuerleitung dagegen 3/2. Im allgemeinen Fall sind in einer NxN-Matrix im Prinzip bis zu N-1 eindeutige Sätze diagonaler Steuerleitungen für Arbeitskontakte möglich. In einer Matrix mit einem Satz horizontaler Steuerungen und η unabhängigen Sätzen diagonaler Steuerungen empfängt eine ausgewählte Zelle m+1 Stromeinheiten, eine nichtausgewählte Zelle dagegen maximal eine Stromeinheit. Je größer also die Anzahl der diagonalen Steuerlinien, desto größer die Diskriminierung zwischen den Schreibkontakten in ausgewählten und nichtausgewählten Zellen. Die Erhöhung der Diskriminierung auf diese Art führt aber zu einer verminderten Bitdichte (da mehr Platz für die Schreibeinrichtungen notwendig ist) und zu einer erhöhten Verdrahtungskomplexität. Es muß deshalb ein Kompro-

miß zwischen der Anzahl der Steuerleitungen für die Schreibkontakte und dem Arbeitsbereich für den Schreibvorgang gefunden werden. Dieser Kompromiß wird in der Anordnung von

{Fig. 5 deutlich, die schematisch eine Matrix von Speicherlzellen zeigt, in denen jede einen einzelnen Schreibkontakt jmit zwei zugehörigen Steuerleitungen zeigt, von denen eine diagonal und die andere horizontal verläuft; außerdem enthält die Speicherzelle einen Abfühlkontakt. Die Speicherzelle in Fig. 5 entspricht somit in jeder Hinsicht der Anordnung in Fig. 1 mit Ausnahme der zusätzlichen diagonalen Steuerleitung, die über jede der Speicherzellen verläuft. Gleiche Bezugszeichen sind für gleiche Elemente in den Fign. 1 und 5 verwendet. Der Schreibkontakt 6 ist somit im Zweig 4 angeordnet; der Abfühlkontakt 7 liegt im Zweig 5; die Induktivitäten sind asymmetrisch und die Ringströme 14 haben gleiche Stärke und fließen in entgegengesetzten Richtungen. Der Lesezyklus YO 976 068

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der Matrix in Fig. 5 ist identisch zum Lesezyklus, wie er anhand von Fig. 1 beschrieben wurde. Zum Einschreiben in eine ausgewählte Zelle, z.B. die in Fig. 5 mit S bezeichnete, werden gleichzeitig die Stromquellen 8 und 10 für die Spalte und Reihe der ausgewählten Zelle S und die Stromquelle 25 I aktiviert. Stromquelle 25 ist mit Steuerleitung 26 verbunden, die über den Arbeitskontakt 6 der ausgewählten Zelle S verläuft. Die Summe der Steuerströme I , I schaltet zusammen mit dem

D X

Zellenstrom I den Schreibkontakt 6 der ausgewählten Zelle S in den spannungsbehafteten Zustand um und induziert dadurch in der supraleitenden Schleife 3 einen Ringstrom entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, je nachdem, welche Polarität der Zellenstrom Ι_γ hat; die gestrichelte Linie 14 in der ausgewählten Zelle S zeigt diesen Ringstrom an.

Während der Schreiboperation liegen an der ausgewählten Zelle S in Fig. 5 die Ströme I_y, I und I gleichzeitig an, während nichtausgewählte Zellen A, B und C nur einen der Ströme I„,

I und I_v empfangen. Eine typische Schwellwertkurve 27 für das Umschalten der Arbeitskontakte ist in Fiq. 6 dargestellt, wo I_T__ der gesamte Strom durch den Zweig mit dem Schreibkontakt in der Zelle S ist. Die am nächsten liegenden, möglichen statischen Arbeitspunkte für einen typischen Schreibzyklus sind durch ausgefüllte Kreise dargestellt. Die kurzen horizontalen Abschnitte auf der Ordinate zeigen die beiden möglichen Ringstromzustände an, die in einem Standardzyklus vor dem Einschreiben existieren. Der leere Kreis entspricht dem Arbeitspunkt einer nichtausgewählten Zelle während deren allererstem Schreibzyklus. Die erforderlichen Beträge der Ströme I , I und I für den ersten Schreibzyklus und alle

X U X

anderen folgenden Schreibzyklen unterscheiden sich nicht, ^:so daß auch kein besonderer Anfangszyklus erforderlich ist» Dieses Ergebnis rührt daher, daß beispielsweise Zelle A in Fig. 5 nur ungefähr die Hälfte des Steuerstromes empfängt, !der an die ausgewählte Zelle S angelegt wird.

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Die Verwendung zweier Steuerleitungen für den Arbeitskontakt anstelle einer einzigen ermöglicht es, den einzelnen Steuerstrom nur halb so groß zu machen, wie für den Fall einer einzelnen Steuerleitung für den Schreibkontakt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die gleichzeitige Anwesenheit von I , I und I die ausgewählte Zelle S umschaltet, wie es durch den ausgefüllten Kreis S außerhalb der Schwellwertkurve 27 dargestellt ist. Die Schreibkontakte 6 der Speicherzellen A, B in Fig. 5 empfangen die Ströme I bzw. I₇.. Diese Ströme ergeben zusammen mit den in den Zellen vorhandenen Ringströmen einen Arbeitspunkt, der in Fig. 6 durch einen ausgefüllten Kreis und der Bezeichnung A, B angegeben ist. Der Arbeitspunkt für A und B liegt innerhalb der Schwellwertkurve 27, so daß der Schreibkontakt 6 der nichtausgewählten Zellen A und B im supraleitenden Zustand (ohne Spannungsabfall) bleiben. Der Schreibkontakt 6 der nichtausgewählten Zelle C empfängt einen Teil des Versorgungsstroms kl zu seinem Ringstrom und bleibt somit ebenfalls in seinem nicht umgeschalteten Zustand, da der Arbeitspunkt C innerhalb der Schwellwertkurve 27 liegt.

Je weiter die Arbeitspunkte von der Schwellwertkurve 27 in ,Fig. 6 entfernt liegen, desto größer ist die zulässige !Variation der Schwellwertkurven innerhalb der Matrix 1 von

iFig. 5. Für den Fall I = I kann diese Aussage direkt in jeine Darstellung des statischen Arbeitsbereichs in der I -I-

, Ä X

|Ebene ähnlich der in Fig. 7 umgesetzt werden. Fig. 7 ist

leine Darstellung der normierten Ringströme als Funktion der i

normierten, individuellen Steuerströme, die an eine Speicher- '

zelle angelegt werden. Der Ausdruck "natürlicher Arbeitsbe- J

reich" bedeutet die Gesamtheit aller möglichen Ι_γ, Ι_χ-ΚοοΓ- | dinaten, die in einer Matrix ohne Herstellungstoleranzen erlaubt sind. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Fig.

7 die Schwellwertkurve für den Schreibkontakt als Gerade dar- I

gestellt und angenommen, daß die Ströme I_v, I_ und I unge- !

fähr gleich sind. Weiterhin wird eine Mindest-Amplitude j

von 0,2 I angenommen, wobei I der kritische Strom des '

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Schreibkontakts 6 im Nullfeld ist. Die ausgezogenen Linien a, b, c und d begrenzen den Arbeitsbereich der Matrix in Fig. 5. Würde die zweite Steuerleitung 26 in Fig. 5 mit ihrem Strom I vertikal statt diagonal verlaufen, würde Linie c durch die gestrichelte Linie e ersetzt werden. (In Fig. 6 wird der Punkt C nach rechts verschoben). Der maximale Arbeitsbereich für den zuletzt genannten Fall beträgt ungefähr +11 % (schraffierter Bereich A in Fig. 7), während der Arbeitsbereich für denselben Steuerstrom im Fall diagonaler Leitungen ungefähr + 22 % beträgt (der schraffierte Bereich C in Fig. 7), also doppelt so groß ist. In beiden Fällen kann der Steuerstrompegel auf Kosten des Arbeitsbereichs reduziert werden. Beispielsweise verringert sich der Arbeitsbereich für den Fall diagonaler Leitungen auf + 11 % (schraffierter Bereich C in Fig. 7), wenn der normierte Steuerstrom von 0,45 auf 0,34 verringert wird, d.h. um ungefähr 24 %.

Durch diagonal verlaufende Steuerleitungen können somit Josephson-Speichermatritzen hergestellt werden, die mit reduzierten Steuerstrompegeln betrieben werden können und die , kein besonderes Einschreibverfahren für den ersten Schreib- j zyklus (Erst-Einschreib-Mode) erfordern, wie es sonst bei Verwendung mehrfacher Steuerleitungen der Fall ist; außerdem haben diese Matritzen bei einfachen Speicherzellen einen maximalen Arbeitsbereich für Schreibvorgänge.

Zusammen mit der früher besprochenen Einstellung maximaler Abfühl-Diskriminierungsfaktoren F können so Speichermatritzen gebaut werden, die im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Schreib- und Abfühl-Arbeitsbereiche aufweisen.

Die zum Betrieb der Speichermatritzen in Fig. 1 und 5 notwendigen Decodierer zum Einschalten der entsprechenden Stromquellen bei der Auswahl eines Kontakts sind im Stand der Technik bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.

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Die zum Aufbau der Matritzen notwendigen Josephson-Kontakte ■und die supraleitenden (beispielsweise aus Niob oder Bleilegierungen bestehenden) Verbindungsleitungen und Steuereinrichtungen sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt und brauchen nicht näher beschrieben zu werden. Typische Josephson-Kontakte mit ihren Verbindungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 758 795 beschrieben, ein typisches Herstellverfahren für Josephson-Kontakte in der US-PS 3 849 276. Die hier beschriebenen Speichermatritzen können in einer ähnlichen Weise hergestellt werden, wie es in der US-PS 3 626 391 beschrieben ist.

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Leerse ite

Claims

PATENTANSPRÜCH

ι 1,/ Josephson-Speicherzelle mit einer supraleitenden Schleife, einem darin eingebauten Schreib-Josephson-Kontakt und einem mit der Schleife gekoppelten Abfühl-Josephson-Kontakt, in der die Binärzustände durch Ringströme verschiedener Umlaufrichtung dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringströme verschiedener Umlaufrichtung gleichen Betrag haben, daß ein erster Zweig (4) der supraleitenden Schleife einen einzigen Schreib-Josephson-Kontakt (6) enthält, daß ein zweiter Zweig (5) mit einem Abfühl-Josephson-Kontakt (7) gekoppelt ist und daß das Verhältnis der größeren Induktivität (L ) des ersten Zweigs und der kleineren Induktivität (L ) des zweiten Zweigs so gewählt ist, daß sich abhängig vom Arbeitsstrom (I . ) des Schreib-Kontakts (6) im spannungsbehafteten Zustand ein optimaler Wert des Abfühl-Diskriminierungsfaktors F (Gleichung 2) ergibt.
2. Josephson-Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei verschwindendem Arbeitsstrom

(I . ) des Schreib-Joseohson-Kontakts die Induktivität min

des ersten Zweigs doppelt so groß ist wie die Induktivität des zweiten Zweigs und der Abfühl-Diskriminierungsfaktor einen Maximalwert von 3 erreicht.
3. Josephson-Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch ge- ! kennzeichnet, daß bei nicht verschwindendem Arbeitsstrom (I . ) des Schreib-Josephson-Kontakts der Asymetriefaktor k = L /(L +L) der Schleife die

ssw

optimale Beziehung

k 1+2p i

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erfüllt, wobei β = I ein auf den Versorgungsstrom I der Zelle normierter zusätzlicher Steuerstrom I

für den Abfühlkontakt ist undp= 1

ß+1.
4. Josephson-Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei nicht verschwindendem Arbeitsstrom (I . ) des Schreib-Josephson-Kontakts der Asymmetriefaktor der Zelle so gewählt ist, daß sich ein Abfühl-Diskriminierungsfaktor 2 < F *^ 3 ergibt (Fig. 4)
5. Josephson-Speicherzelle nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Steuerstrom (I*) für das Abfühlelement (7) durch eine separate Steuerleitung (21) zugeführt wird.
6. Speichermatrix unter Verwendung von Speicherzellen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreib-Josephson-Kontakte mit mindestens einer zusätzlichen diagonalen Steuerleitung (26) und zugehörigen Stromquellen (25) versehen sind.

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