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論理的・物理的完全可逆回路を用いた逆問題計算機の創生

研究課題

研究課題/領域番号 16K14248
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関横浜国立大学

研究代表者

吉川 信行  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70202398)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード低消費電力 / 可逆回路 / 断熱回路 / 超伝導集積回路 / ジョセフソン集積回路 / 逆問題 / 電子デバイス・機器 / 超伝導エレクトロニクス / 集積回路
研究成果の概要

可逆回路は計算における情報のエントロピーが不変で双方向に論理演算が可能な回路であり、演算エネルギーの熱力学的限界であるLandauer 限界を超える超低消費電力での論理演算が可能であることが知られている。本研究では我々が提案した可逆断熱量子磁束パラメトロン(AQFP)を利用することで、逆問題の計算を低消費電力で実行できる計算機の創生を目指す。我々は可逆AQFP多数決ゲートを用いて可逆加算器を設計・試作し、回路の正常動作を実験により検証した。また、可逆ゲートを用いた可逆演算回路の消費エネルギーの数値解析を行い、これらの回路がLandauer限界を超える超低消費電力で動作することを示した。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Cis(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Cis(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Recent Progress on Reversible Quantum-Flux-Parametron for Superconductor Reversible Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki TAKEUCHI, Yuki YAMANASHI, Nobuyuki YOSHIKAWA
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E101.C 号: 5 ページ: 352-358

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.352

    • NAID

      130006729726

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimum energy dissipation required for a logically irreversible operation2018

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Naoki、Yoshikawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physreve.97.012124

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversibility and energy dissipation in adiabatic superconductor logic2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00089-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高エネルギー効率可逆量子演算回路2018

    • 著者名/発表者名
      吉川 信行
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会、S4-5、九州大学伊都キャンパス(福岡)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AQFP回路を用いた可逆加算器の提案2018

    • 著者名/発表者名
      山栄 大樹、竹内 尚輝、山梨 裕希、吉川 信行
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会、18p-B303-4、早稲田大学西早稲田キャンパス(東京)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 論理反転型量子磁束パラメトロン回路の提案2018

    • 著者名/発表者名
      荒井 孝太、竹内 尚輝、山梨 裕希、吉川 信行
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会、18p-B303-6、早稲田大学西早稲田キャンパス(東京)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超低消費電力断熱動作超伝導集積回路2017

    • 著者名/発表者名
      吉川信行
    • 学会等名
      電子情報通信学会 、SCE2016-55
    • 発表場所
      みやじま杜の宿(広島)
    • 年月日
      2017-01-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent research developments of adiabatic quantum-flux-parametron circuits technology toward energy-efficient high-performance computing2017

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa
    • 学会等名
      13th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Current Progress in Adiabatic Quantum Flux Parametron2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. Ayala, Q. Xu, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Superconductivity (ISS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Development and Applications of Adiabatic Quantum Flux Parametron Logic2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. Ayala, Q. Xu, H. Suzuki, Y. Yamanashi, T. Ortlepp, N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 11th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2018) / 6th CRAVITY Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Simulation of Reversible Adders Using Adiabatic Quantum Flux Parametron Logic2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yamae, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 11th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2018) / 6th CRAVITY Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超伝導回路を用いた可逆演算2017

    • 著者名/発表者名
      吉川信行
    • 学会等名
      超伝導エレクトロニクス第146委員会 通信・情報処理分科会 第14回研究会、学士会館
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 断熱型量子磁束パラメトロン回路を用いた可逆加算器の設計およびエネルギー評価2017

    • 著者名/発表者名
      山栄大樹、竹内尚輝、山梨裕希、吉川信行
    • 学会等名
      金属・セラミックス超電導機器合同研究会 、MC- 17-035 、ASC-17-052、 産業技術総合研究所
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] AQFP回路の微細化に向けたrf-SQUID結合素子の検討2017

    • 著者名/発表者名
      荒井 孝太、竹内 尚輝、山梨裕希、吉川 信行
    • 学会等名
      2017年度秋季(第95回)低温工学・超電導学会、2D-p02、高知市文化プラザかるぽーと(高知)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Readout and Signal Processing using Superconducting Circuits for Low-Temperature Detectors2016

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa, N. Tsuji, F. China, T. Matsushima, S. Kobako, Q. Xu, C. Ayala, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, T. Ortlepp
    • 学会等名
      Workshop on Detector Technologies for High Energy Physics
    • 発表場所
      CiS Research Institute, Erfurt, Germany
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reversibility and energy dissipation in adiabatic quantum-flux-parametron logic2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 学会等名
      2016 Appl. Superconductivity Conference (ASC 2016)
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of multi-excitation AQFP circuits for high-speed and low-latency operations2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fang, T. Ando, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 学会等名
      2016 Appl. Superconductivity Conference (ASC 2016)
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-energy High-performance Computing based on Superconducting Technology2016

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa
    • 学会等名
      2016 Appl. Superconductivity Conference (ASC 2016)
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 断熱動作に基づく超低消費電力超電導ディジタル集積回路技術2016

    • 著者名/発表者名
      吉川信行
    • 学会等名
      金属・セラミックス 超電導機器 合同研究会、電気学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 断熱動作に基づく超低消費電力超伝導ディジタル回路技術2016

    • 著者名/発表者名
      吉川信行
    • 学会等名
      断熱動作に基づく超低消費電力超伝導ディジタル回路技術”、超伝導エレクトロニクス第146委員会 第95回研究会
    • 発表場所
      学士会館本館
    • 年月日
      2016-04-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] http://www.yoshilab.dnj.ynu.ac.jp/yoshilab_hp/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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