[发明专利]用于超导设备的约瑟夫森传输线

说明书

提供了用于超导设备的约瑟夫森传输线(JTL)和相关方法。在一个示例中，提供了一种设备(150)，其用于响应于应用具有多个相位的时钟信号而在第一方向上传播量子脉冲的JTL，JTL可以包括被耦合在第一端子(T4)和第二端子(T5)之间的第一感应元件(152)，被耦合在第二端子(T5)和接地端子之间的第一约瑟夫森结JJ(162)，被耦合在第二端子(T5)和第三端子(T6)之间第二感应元件(154)，以及被耦合在第三端子(T6)和接地端子之间第二约瑟夫森结JJ(164)，其中第二感应元件(154)被配置为形成感应回路，并且其中感应回路被配置为在模式中操作，以使得单个通量量子(SFQ)脉冲不能在与第一方向相反的第二方向上行进而不管时钟信号的相位。

背景技术

用于电子设备(诸如数字处理器)中的基于半导体的集成电路包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的数字电路。然而，CMOS技术在设备尺寸方面正在达到其极限。此外，基于CMOS技术的数字电路在高时钟速度下的功耗已经越来越成为高性能数字电路和系统中的限制因素。

作为示例，数据中心中的服务器正越来越多地消耗大量功率。功耗是部分由于即使在CMOS电路不活跃时的能量耗散导致的功率损耗。这是因为即便当这样的电路不活跃并且不消耗任何动态功率时，由于需要维持CMOS晶体管的状态，它们仍然消耗功率。另外，因为CMOS电路使用DC电压供电，所以即使在CMOS电路不活跃时也存在一定量的电流泄漏。因此，即使当这样的电路不处理信息时，不仅由于需要维持CMOS晶体管的状态而且由于电流泄漏而浪费了一定量的功率。

使用基于CMOS技术的处理器和相关部件的备选方法是使用基于超导逻辑的设备。

发明内容

在一个示例中，本公开涉及一种设备，包括至少一个约瑟夫森传输线(JTL)，JTL用于响应于应用具有多个相位的时钟信号而在第一方向上传播量子脉冲，至少一个JTL包括：被耦合在第一端子和第二端子之间的第一感应元件，被耦合在第二端子和接地端子之间的第一约瑟夫森结，被耦合在第二端子和第三端子之间第二感应元件，以及被耦合在第三端子和接地端子之间第二约瑟夫森结，其中第二感应元件被配置为形成包括第一约瑟夫森结、第二感应元件和第二约瑟夫森结的感应回路，并且其中感应回路被配置为在模式中操作，以使得单个通量量子(SFQ)脉冲不能在与第一方向相反的第二方向上行进而不管时钟信号的相位。

在另一方面，本公开涉及一种设备，包括至少一个约瑟夫森传输线(JTL)，用于响应于应用具有多个相位的时钟信号而在第一方向上传播单通量量子(SFQ)脉冲。JTL可以包括：被耦合在第一端子和第二端子之间的第一感应元件，被耦合在第二端子和接地端子之间的第一约瑟夫森结，被耦合在第二端子和第三端子之间的第二感应元件，以及被耦合在第三端子和接地端子之间的第二约瑟夫森结。第二感应元件可以被配置为形成包括第一约瑟夫森结、第二感应元件和第二约瑟夫森结的感应回路，并且其中感应回路可以被配置为在模式中操作，以使得单个通量量子(SFQ)脉冲不能在与第一方向相反的第二方向上行进而不管时钟信号的相位。

在另一方面，本公开涉及一种操作约瑟夫森传输线(JTL)的方法，用于响应于应用具有多个相位的时钟信号而在第一方向上传播量子脉冲，其中JTL包括由第一约瑟夫森结、感应元件和第二约瑟夫森结形成的感应回路，方法包括：至少经由时钟信号向第一约瑟夫森结和第二约瑟夫森结提供交流电(AC)偏置；当AC偏置的至少一部分与存储在感应回路中的电流的总和足以触发第二约瑟夫森结时，在第一方向上传播量子脉冲；以及阻止量子脉冲在与第一方向相反的第二方向上的传播而不管时钟信号的相位。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

本公开通过示例的方式示出，并且不受附图的限制，其中相同的附图标记表示类似的元件。图中的元件被示出是为简单和清楚，不必要按比例绘制。