JPH0459792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超伝導ソリトン・デバイスに関し、特
にソリトンと結合し、アンタイソリトンとは結合
しないソリトン装置に関する。

（従来の技術） ジヨセフソン接合伝送線路におけるソリトン
（単一磁束量子）を情報媒体として情報処理を行
なわせる試みがなされている。ソリトンとは、当
技術分野で公知の孩立した磁束量子であつて、特
許公報昭59−17982、及び該特許に引用されてい
る文献に完全に説明されている。これらの文献に
説明されている様に、ジヨセフソン線路（即ち１
次元方向にジヨセフソン侵入長λ_Jより十分に長い
ジヨセフソン接合）はソリトンを伝播させ得る。
ソリトンはジヨセフソン線路中に公知の方法（例
えばパルスを入力させる）によつて発生させるこ
とができ、且つジヨセフソン線路中のバイアス電
流によるローレンツカの影響の下に、ジヨセフソ
ン線路中に伝播及び加速させる事ができる。

第３図はジヨセフソン線路中を伝播するソリト
ンを説明するための素子を斜視図である。３７は
ジヨセフソン線路の上部電極、３８はバリア、３
９はジヨセフソン線路の下部電極、４０は単一磁
束量子（ソリトン）、４１は単一磁束量子を形成
する巡回電流を表わす。図に矢印で示された方向
にできたソリトンは、その磁束の方向を変えるこ
となく、一定方向に伝播する。

第４図ａ，ｂはソリトンとアンタイソリトンの
運動を直観的に理解するために、ジヨセフソン線
路の等価回路を示したものである。同図におい
て、４２はジヨセフソン接合のシンボル、４３は
接合容量、４４は非線形抵抗、４５はジヨセフソ
ン電流、４６〜５０はジヨセフソン接合、５１〜
５８はイダクタンス、５９，６０は入力端子を表
わす。まず入力端子から実線で表わされる方向に
パルス電流が入力されたと仮定する。接合５０ス
イツチして該接合５０の両端に電圧が生じるの
で、インダクタンス５４、接合４９、インダクタ
ンス５８に実線方向に電流が流れる。すると、接
合４９は超伝導状態に戻り、今度は接合４９が電
圧状態となる。接合４９がスイツチして、該接合
４９の両端に電圧が生じる。この動作を繰り返し
て、巡回電流が整合５０から接合４６へ移動す
る。次に破線で表わされる方向にパルス電流が入
力されたと仮定する。今度は破線方向の巡回電流
が接合５０から、接合４６へと移動する。実線方
向の巡回電流と破線方向の巡回電流とは互いに反
対向きの磁束を形成する。一方が、ソリトン、他
方がアンタイソリトンと呼ばれる。どちらをソリ
トンと呼ぶかは任意に選択してよい。

ソリトンを情報媒体として、情報処理を行なう
ためには、バイアス電流が印加されたジヨセフソ
ン線路中を走行するソリトンとアンタイソリトン
とを区別し、一方と選択的に接合するソリトン装
置が必要である。この装置により、ソリトンとア
ンタイソリトンを分離し、情報の流れを制御でき
る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、この種のジヨセフソン線路回路におい
て、ソリトンとのみ選択的に接合し、アンタイソ
リトンとは結合しないソリトン装置は提案されて
いなかつた。本発明の目的は、このソリトン装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、第１、第２の電極およびそれ
らに挟まれたトンネルバリアから成るジヨセフソ
ン線路３本が設けられ、これらのうち第１および
第２のジヨセフソン線路の第１の電極同志は抵抗
またはインダクタンスを介して、第２の電極同志
はジヨセフソン接合を介して接続され、更に第２
のジヨセフソン線路を第２の電極は抵抗を介して
第３のジヨセフソン線路の第１の電極に接続さ
れ、第１のジヨセフソン線路の第２の電極は抵抗
またはインダクタンスを介して第３のジヨセフソ
ン線路の第２の電極に接続され、第３のジヨセフ
ソン線路にはバイアス電流供給線が設けられてい
ることを特徴とするソリトン装置が得られる。

（作用） 本発明は、ソリトン及びアンタイソリトンが走
行するジヨスヘソン線路に、バイアス電流を印加
したジヨセフソン線路を結合させることにより、
ソリトン及びアンタイソリトンを形成する巡介電
流がバイアス電流に相乗するか否かで一方が選択
的に出力される機能を有する。

（実施例） 次に本発明の実施例について、図面を参照して
説明する。第１図は本発明の実施例を説明するた
めの構成図で、１〜３は各々第１〜３のジヨセフ
ソン線路、４，５はインダクタンス、６は抵抗、
７はバイアス電流供給線、８はジヨセフソン接合
を表わす。

第１図に示された回路で、ソリトンまたはアン
タイソリトンをジヨセフソン線路１，２に走行さ
せた場合、一方が選択的にカツプルすることを第
２の等価回路を用いて説明する。ジヨセフソン線
路にソリトンを走行させるには、例えば、線路の
端に入力端子を設けて、パルス電圧を印加すれば
よい。

第２図において、９〜２２はインダクタンス、
２３〜２３はジヨセフソン接合、３３は抵抗、３
４〜３６はバイアス電流供給線を表わす。第１図
のジヨセフソン線路１がインダクタンス９，１
０，１４，１５及びジヨセフソン接合２３，２４
より構成される回路に対応し、ジヨセフソン線路
２インダクタンス１２，１３，１６，１７及びジ
ヨセフソン接合２７，２８より構成される回路に
対応し、インダクタンス４，５はインダクタンス
１１，１８、抵抗６は抵抗３３、バイアス電流供
給線７バイアス電流供給線３４〜３６、ジヨセフ
ソン接合８ジヨセフソン接合の対応する。尚、図
２において、実線の巡介電流をソリトン、破線の
それをアンタイソリトンと呼ぶことにする。ソリ
トンが右方から左方へ走行する過程では、接合２
６が電圧状態になつた後、接合２５，２９が電圧
状態となり、左方から右方へ走行する過程では、
接合２５電圧状態になつた後接合２６，２９が電
圧状態となる。いずれの場合にも接合２９に生じ
る電圧の符号は同じである。電圧状態となつた接
合２９は、インダクタンス１８、接合２９，３
０、抵抗３３より構成されるループ回路に実線で
示された方向に巡回電流を生じるが、バイアス電
流３４のために接合は電圧状態となり、ソリトン
が伝播する。

一方、アリタイソリトンが右方から左方へ走行
する過程では、接合２６電圧状態になつた後、接
合２５，２９が電圧状態となり、左方から右方へ
走行する過程では、接合２５が電圧状態にたつた
後、接合２６，２９が電圧状態となる。いずれの
場合にも接合２９に生じる電圧の符号は同じであ
る。電圧状態となつた接合２９は、インダクタン
ス１８、接合２９，３０、抵抗３３より構成され
るループ回路に実線で示された方向に巡回電流を
生じる。ところが、バイアス電流３４巡回電流を
打ち消す方向であるため、接合３０は超伝導状態
のままであり、巡回電流はループ回路内に留ま
る。抵抗のために、該電流は減衰消滅する。

以上の説明から、ジヨセフソン線路１，２ソリ
トンが走行する場合には、ジヨセフソン線路３に
ソリトンが出力され、アンタイソリトが走行する
場合には、何も出力がない。尚、本実施例では、
ジヨセフソン線路１，２にバイアス電流供給線を
設けていないが、ソリトン、アンタイソリトンの
加速のために設けてもよい。

（発明の効果） 本発明は、ジヨセフソン線路回路において、ソ
リトンとのみ選択的に結合し、アンタイソリトン
とは結合しないソリトン装置を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した構成図、第
２図は実施例の動作原理を説明する等価回路図、
第３図はジヨセフソン線路中のソリトン運動を説
明する斜視図、第４図ａ，ｂはそのソリトンの運
動を説明するための等価回路図である。 １〜３……ジヨセフソン線路、８，２３〜３
２，４６〜５０……ジヨセフソン接合、４，５，
９〜２２，５１〜５８……インダクタンス、６，
３３……抵抗、７，３４〜３６……バイアス電流
供給線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１、第２の電極およびそれらに挟まれたト
   ンネルバリアから成るジヨセフソン線路３本が設
   けられ、これらのうち第１および第２のジヨセフ
   ソン線路の第１の電極同志は抵抗またはインダク
   タンスを介して、第２の電極同志はジヨセフソン
   接合を介して接続され、更に第２のジヨセフソン
   線路の第２の電極は抵抗を介して第３のジヨセフ
   ソン線路の第１の電極に接続され、第１のジヨセ
   フソン線路の第２の電極は抵抗またはインダクタ
   ンスを介して第３のジヨセフソン線路の第２の電
   極に接続され、第３のジヨセフソン線路にはバイ
   アス電流供給線が設けられていることを特徴とす
   るソリトン装置。