Study on programmable adiabatic superconductor circuits using magnetic Josephson junctions

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01493
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Takeuchi Naoki 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(准教授) (00746472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60567254)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 断熱磁束量子パラメトロン / π接合 / 超伝導エレクトロニクス / 磁性ジョセフソン接合 / プログラマブル / 低電力

Outline of Final Research Achievements

This study aims to achieve programmable superconductor circuits by introducing π junctions to adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP); a π junction is a magnetic Josephson junction, and AQFP is low-power superconductor logic. We have established fabrication technology for introducing π junctions to AQFP circuits, established a simulation method for AQFP circuits with π junctions, developed programmable AQFP circuits that utilize π junction-based memories, and demonstrated the programmable AQFP circuits at low temperature. Consequently, we have succeeded in achieving programmable superconductor circuit technology.

Free Research Field

超伝導集積回路

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、プログラマブル超伝導回路の基盤技術が確立された。同回路は、低電力超伝導ロジックAQFPで構成されるため、極めて小さな消費電力で動作可能であり、将来的に超低電力FPGAに応用できると考えられる。また、このような超低電力FPGAは、スーパーコンピュータ、データセンター、最適化問題ソルバ等の様々なシステムの消費エネルギーの低減に貢献し、未来の情報社会を支える集積回路技術になると期待できる。