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| 講演名 | 2025-11-07 16:55 π接合のカイネティックインダクタンスを考慮した低消費電力半磁束量子回路の論理ゲートの再設計 ○田中雅光・出口創万・稲垣賢信・外山蔵人・李 峰・藤巻 朗（名大）  SCE2025-10 |
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| 抄録 | （和） | 半磁束量子（HFQ）回路はπ接合を含むdc-SQUIDをスイッチ素子として用いる低消費電力回路である。π接合を含むdc-SQUIDはループ内を左回りまたは右回りに周回する電流に対応した2つの安定状態を持ち，周回電流により見かけの臨界電流値が非常に小さくなる。本研究では，従来のジョセフソン接合2とπ接合で構成した，0-0- π SQUID構造を用いてHFQ回路を構成している。この場合，π接合には十分に大きな臨界電流値を持たせ，位相シフタとしてのみ振る舞うようにするが，このような非対称な構造がHFQ回路の設計を困難にする可能性があることを本稿では報告する。π接合のもつカイネティックインダクタンスに起因したアンバランスがあると，位相変化やスイッチング動作がSQUID内の周回電流の向きに依存するようになる。我々は，π接合のカイネティックインダクタンスを考慮しながら，0-0-π SQUIDのインダクタンスを注意深く設計することによりHFQ回路の論理ゲートの再設計を行った。数値計算によると，バランスを改善した0-0- π SQUIDを用いて設計することにより，動作マージンが向上することが期待できる。 |
| （英） | The half-flux-quantum (HFQ) logic features low-power operation utilizing a dc-SQUID containing a π-junction as a switching element. The SQUID exhibits two stable states corresponding to clockwise and counterclockwise circulating currents in the loop, resulting in a drastically lowered nominal critical current of the SQUID. We implement HFQ circuits using the 0-0-π SQUID structure, which is composed of two conventional Josephson junctions and a π-junction. The π-junction has a sufficiently large critical current and serves as just a phase shifter. In this study, we report that the asymmetric structure of the 0-0-π SQUID can cause difficulty in designing HFQ circuits. The imbalance due to the kinetic inductance of the π-junction results in variations in phase changes and switching behavior, depending on the direction of the circulating current within the SQUIDs. We have redesigned HFQ logic gates, carefully adjusting the branch inductance of 0-0-π SQUIDs, considering the kinetic inductance of π junctions. Our numerical simulation shows that the balanced 0-0-π SQUIDs improve the operating margins of HFQ logic gates. | |
| キーワード | （和） | 半磁束量子回路， / π位相シフトジョセフソン接合 / 超伝導量子干渉素子 / / / / / |
| （英） | Half-flux-quantum circuit / π-phase shift Josephson Junction / SQUID / / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 125, no. 231, SCE2025-10, pp. 18-22, 2025年11月. | |
| 資料番号 | SCE2025-10 | |
| 発行日 | 2025-10-31 (SCE) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | SCE2025-10 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
| 開催期間 | 2025-11-07 - 2025-11-07 |
| 開催地（和） | 東北大学 電気通信研究所 |
| 開催地（英） | RIEC, Tohoku Univ. |
| テーマ（和） | 超伝導エレクトロニクス一般 |
| テーマ（英） | Superconducting Electronics |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SCE |
| 会議コード | 2025-11-SCE |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | π接合のカイネティックインダクタンスを考慮した低消費電力半磁束量子回路の論理ゲートの再設計 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Redesign of Low-Power Half-Flux-Quantum Logic Gates Considering Kinetic Inductance of π-Junctions |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 半磁束量子回路， / Half-flux-quantum circuit |
| キーワード(2)（和/英） | π位相シフトジョセフソン接合 / π-phase shift Josephson Junction |
| キーワード(3)（和/英） | 超伝導量子干渉素子 / SQUID |
| キーワード(4)（和/英） | / |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 田中 雅光 / Masamitsu Tanaka / タナカ マサミツ |
| 第1著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 出口 創万 / Soma Deguchi / デグチ ソウマ |
| 第2著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 稲垣 賢信 / Kenshin Inagaki / イナガキ ケンシン |
| 第3著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 外山 蔵人 / Kurato Toyama / トヤマ クラト |
| 第4著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 李 峰 / Feng Li / リ フェン |
| 第5著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 藤巻 朗 / Akira Fujimaki / フジマキ アキラ |
| 第6著者 所属（和/英） | 名古屋大学 (略称： 名大) Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-11-07 16:55:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | SCE |
| 資料番号 | SCE2025-10 |
| 巻番号（vol） | vol.125 |
| 号番号（no） | no.231 |
| ページ範囲 | pp.18-22 |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2025-10-31 (SCE) |
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