2016 Fiscal Year Annual Research Report
磁性体を用いた超伝導位相シフタによる再構成可能回路の実現に関する研究
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16J11440
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
谷口 壮耶 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | 再構成可能回路 / ルックアップテーブル / 単一磁束量子回路 / 超伝導整流素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、磁性体を用いた超伝導位相シフタを導入することによって超伝導デジタル回路による再構成可能回路システムを構築することである。まず、大規模回路で超伝導位相シフタを利用するために必要な、複数の磁性体磁化の個別制御手法の確立を行った。二次元マトリクス配線を用いた磁化手法を検討し、問題なく提案手法が利用できることを確認した。この結果をまとめた論文は超伝導応用技術に関する論文誌に掲載された。
また、二線式論理の単一磁束量子(SFQ)回路によるルックアップテーブル(LUT)の実現を行うため、超伝導位相シフタ内の磁性体の磁化の向きによってSFQパルスの仕分けを行うセレクタ回路を設計・試作したほか、クロック同期式論理のSFQ回路によるLUT実現のため、磁化の向きによって単一磁束量子伝搬のON/OFFを切り替えるスイッチ回路の設計・試作を行った。これらの要素回路は十分な動作余裕度を持って動作が確認できたため、二年目に取り組む予定であった4bitLUTの設計・試作を行った。二線式、クロック同期式どちらも正常動作が確認され、クロック同期式については高速動作を確認したところ最大52GHzでの動作を確認した。これらの成果は国内の応用物理学会において発表したほか、29年度にヨーロッパで行われる国際会議ISEC2017にて発表予定である。
また研究目標に挙げた事項以外に、超伝導デジタル回路で利用可能な整流素子の開発を行った。インライン型ジョセフソン接合の近くに磁性体パターンを作成し、接合に磁束バイアスを加えることでダイオードとして利用可能な非対称特性を得た。この結果に関しては特許出願を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度では複数磁性体の磁化手法の確立、ルックアップテーブルの要素回路に関する実現を目的としていた。今回はそれらに加え、ルックアップテーブルの高速動作に関しても検討を行った。また、当初では計画していなかった超伝導整流素子に関する検討を行い、重要な成果が得られている。これらの結果から当初の計画以上の進展があったといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに設計したLUTに加え、LUT間を繋ぐスイッチマトリクスを設計することによって、Field-programmable gate array(FPGA)を構成する要素回路を一通り実現する。その後それらを統合し、有意性のある規模のFPGAを作成する。超伝導整流素子に関しては小規模のSFQ回路と組み合わせ、電源として利用を目指す。
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Research Products
(10 results)
