本申請涉及超導(dǎo)電路。具體而言，本申請公開了使用多個超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)(jj)和相關(guān)電路來實現(xiàn)的靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)。這一存儲器可以被配置成以磁通量量子的形式對信息進(jìn)行編碼，并且可以基于單通量量子(sfq)脈沖來傳遞此類信息。

背景技術(shù)：

1、超導(dǎo)數(shù)字系統(tǒng)能夠以超過100ghz的時鐘速度執(zhí)行計算操作。在這些系統(tǒng)中，電路包括超導(dǎo)線和約瑟夫森結(jié)，它們共同形成超導(dǎo)回路，在該超導(dǎo)回路中單通量磁量子形式的信息被編碼和存儲。

2、超導(dǎo)電路可被配置成實現(xiàn)傳統(tǒng)的邏輯門，諸如and(與)門、or(或)門、觸發(fā)器等。這些門進(jìn)而可被配置成實現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯，諸如移位寄存器、計數(shù)器、處理器等。

3、然而，存在對基于jj的sram的如下需求：1)足夠快速且密集；2)支持多個讀寫端口；以及3)可以用與相應(yīng)的基于jj的邏輯電路相同的工藝/堆疊來制造。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在第一方面，提供了基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件。基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件包括多個超導(dǎo)回路。每個超導(dǎo)回路包括至少一個約瑟夫森結(jié)。該多個超導(dǎo)回路是電耦合的。該多個超導(dǎo)回路包括多個輸入回路、多個讀出回路以及至少一個共享回路。該多個超導(dǎo)回路被配置成響應(yīng)于控制信號和單通量量子(sfq)脈沖的組合而存儲或消除一個或多個超導(dǎo)回路中的磁通量量子。

2、在第二方面，提供了一種用于在基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件中存儲數(shù)字信息的方法。該方法包括向多個超導(dǎo)回路提供控制信號和單通量量子(sfq)脈沖的組合。每個超導(dǎo)回路包括至少一個約瑟夫森結(jié)。該多個超導(dǎo)回路是電耦合的。該多個超導(dǎo)回路包括多個輸入回路、多個讀出回路以及至少一個共享回路。該方法還包括響應(yīng)于控制信號和sfq脈沖的組合，在一個或多個超導(dǎo)回路中存儲或消除磁通量量子。

技術(shù)特征：

1.一種基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述多個超導(dǎo)回路在串聯(lián)布置中電耦合，其中所述多個超導(dǎo)回路中的每個超導(dǎo)回路具有一個或兩個相鄰回路。

3.如權(quán)利要求2所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述多個超導(dǎo)回路被配置成響應(yīng)于被施加至初始超導(dǎo)回路的sfq脈沖而將磁通量量子從所述初始超導(dǎo)回路移位至相鄰回路。

4.如權(quán)利要求3所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述磁通量量子響應(yīng)于正sfq脈沖極性而沿著所述串聯(lián)布置在第一方向上從初始超導(dǎo)回路被移位至相鄰回路，并且其中所述磁通量量子響應(yīng)于負(fù)sfq脈沖極性而沿著所述串聯(lián)布置在第二方向上從初始超導(dǎo)回路被移位至相鄰回路。

5.如權(quán)利要求2所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述串聯(lián)布置包括五個超導(dǎo)回路，其中四個是輸入回路，兩個是讀出回路，并且一個是共享回路。

6.如權(quán)利要求2所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，進(jìn)一步包括讀出級，其中所述串聯(lián)布置包括四個超導(dǎo)回路，這四個超導(dǎo)回路全都是輸入回路，其中所述讀出級耦合到所述輸入回路之一的約瑟夫森結(jié)，其中所述讀出級被配置成檢測sfq是否被存儲在所述輸入回路中的一個特定輸入回路中。

7.如權(quán)利要求2所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述串聯(lián)布置包括單位單元，其中所述基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件包括形成存儲器結(jié)構(gòu)的單位單元陣列，其中所述存儲器結(jié)構(gòu)是波流水線的，并且其中多個操作能跨所述存儲器結(jié)構(gòu)被同時執(zhí)行。

8.如權(quán)利要求7所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述存儲器結(jié)構(gòu)的所述單位單元耦合到全局諧振時鐘網(wǎng)絡(luò)。

9.如權(quán)利要求1所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，進(jìn)一步包括耦合到所述多個超導(dǎo)回路的多條地址線，其中所述多條地址線中的每條地址線包括：

10.如權(quán)利要求9所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述多條地址線中的每條地址線進(jìn)一步包括連接在所述約瑟夫森傳輸線與所述多個超導(dǎo)回路中的相應(yīng)超導(dǎo)回路之間的電阻器。

11.如權(quán)利要求9所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述控制信號包括寫控制信號，其中所述多條地址線被配置成向所述多個超導(dǎo)回路的至少一部分提供所述寫控制信號，其中所述寫控制信號包括：

12.如權(quán)利要求9所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述多個超導(dǎo)回路被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于控制信號和sfq脈沖的組合，提供指示在所述超導(dǎo)回路中的一者或多者中存在所述磁通量量子的信息。

13.如權(quán)利要求9所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，其中所述控制信號包括讀控制信號，其中所述多條地址線被配置成向所述多個超導(dǎo)回路的至少一部分提供所述讀控制信號，其中所述讀控制信號包括：

14.如權(quán)利要求1所述的基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件，進(jìn)一步包括至少一條磁耦合的控制線，其中所述多個超導(dǎo)回路被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于兩步通量初始化過程而提供初始通量狀態(tài)，其中所述兩步通量初始化過程包括：

15.一種用于在基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件中存儲數(shù)字信息的方法，包括：

16.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括：

17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件包括耦合到所述多個超導(dǎo)回路的多條地址線，其中所述多條地址線中的每條地址線包括：

18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述控制信號包括寫控制信號，其中所述多條地址線被配置成向所述多個超導(dǎo)回路的至少一部分提供所述寫控制信號，其中所述寫控制信號包括：

19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述控制信號包括讀控制信號，其中所述多條地址線被配置成向所述多個超導(dǎo)回路的至少一部分提供所述讀控制信號，其中所述讀控制信號包括：

20.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括：

技術(shù)總結(jié)
本文描述了基于約瑟夫森結(jié)的存儲器器件及其使用方法?；诩s瑟夫森結(jié)的存儲器器件的示例包括多個超導(dǎo)回路。每個超導(dǎo)回路包括至少一個約瑟夫森結(jié)。該多個超導(dǎo)回路是電耦合的。該多個超導(dǎo)回路包括多個輸入回路、多個讀出回路以及至少一個共享回路。該多個超導(dǎo)回路被配置成響應(yīng)于控制信號和單通量量子(SFQ)脈沖的組合而存儲或消除一個或多個超導(dǎo)回路中的磁通量量子。

技術(shù)研發(fā)人員：H·羅,A·赫爾,Q·赫爾
受保護的技術(shù)使用者：IMEC 非營利協(xié)會
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15