2022 Fiscal Year Annual Research Report
Research on ultra-low power sub-terahertz superconducting quantum digital systems based on pulse-driven circuits
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18H05211
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤巻 朗 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20183931)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 直史 京都大学, 情報学研究科, 教授 (10171422)
牧瀬 圭正 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 特定フェロー (60363321)
山下 太郎 東北大学, 工学研究科, 教授 (60567254)
吉川 信行 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70202398)
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| Project Period (FY) |
2018-04-23 – 2023-03-31
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| Keywords | π接合 / 単一磁束量子回路 / 半磁束量子回路 / 磁性ジョセフソン接合 / パルス論理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、最終年度であったが、2021年10月より産業技術総合研究所（産総研）のクリーンルームの改修ならびに超伝導集積回路作製に関わる22台の製造機器の2/3の更新という想定していなかった事態に遭遇した。暫定的な復旧にも1年を要したことから、研究期間延長を承認いただき、実質的に実験を伴う研究については、2023年度まで実施した。しかしながら、更新した装置の微調整は、2023年度末まで続いたほか、産総研で試作を担当するテクニシャンの働き方改革の影響もあり、大きな制約下での研究実施となった。
大規模単一磁束量子（SFQ）回路については、測定評価を2022年度に行った。ゲートレベルパイプライン処理8ビットマイクロプロセッサの57GHz動作等、設計技術とともにサブ100GHz大規模SFQ回路の基盤技術を構築した。
π接合を利用した半磁束量子(HFQ)回路については、回路パラメータの最適化ツールの開発を通して、動作の本質に迫った。HFQ回路の基本要素となる0-π SQUID（0接合とπ接合を含む超伝導量子干渉素子）に自発的に流れる周回電流が、バイアス電流と同様に機能し、結果として小さなバイアス電流でHFQ回路は動作する。また、π接合の挿入は回路構成によっては自発的な位相シフトを誘起し、動作余裕を低下させる。この解消に向け、初期位相を確定するために、現在は適宜π接合を用いた位相シフタを挿入している。なお、産総研の製造プロセスの停止を受け、名古屋大学においてπ接合だけで、小規模SFQ／HFQ回路を形成するプロセスを構築、トグルフリップフロップなどを実証している。
メモリに関しては、光速で伝搬するSFQパルスだけでセル選択が可能なπ接合ベースのマトリクスメモリの開発を進めた。1セル並びに1x8セルのメモリを実証した。
このほか、3次元実装技術の研究を進め、SFQパルスの伝搬を確認した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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