NL8002205A - Logische schakeling met asymmetrische quantum- -interferometrische schakelingen. - Google Patents

Description

-1- 21284/JF/jl } *

Aanvrager; Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation, Tokio, Japan.

Korte aanduiding; Logische schakeling met asymmetrische quantum-interfero-metrische schakelingen.

5 De uitvinding heeft betrekking op een logische schakeling met ten minste één asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, waarvan de logische uitgangstoestanden overeenkomen met de spanningstoestanden van de asymmetrische quantum-in-terferometrische schakeling, welke' asymmetrische quantum-interferometri-10 sche schakeling omvat: een parallelschakeling, inclusief een eerste

Josephson-overgang met een drempelstroom 1^ en een eerste inductantie-eleraent met een inductantie en in serie verbonden met de eerste Josephson-overgang, een tweede Josephson-overgang met een drempelstroom I ^ en een tweede inductantie-element met een inductantie I2 en in serie verbon-15 den met de tweede Josephson-overgang, welke in serie verbonden eerste

Josephson-overgang en eerste inductantie-element parallel zijn verbonden met de in serie verbonden tweede Josephson-overgang en tweede inductantie-.element, een instelstroomvoedingsorgaan voor het toevoeren van een instel-stroom aan de eerste en tweede Josephson-overgang, een stuurstroomvoedings-20 orgaan met in serie verbonden inductantie-elementen, welke elektromagnetisch zijn gekoppeld met respectievelijk het eerste en tweede inductantie-element voor het toevoeren van een stuurstroom daaraan, en een uit-gangsvoedingsorgaan verbonden tussen het instelstroomvoedingsorgaan en de parallelschakeling.

25 In het bijzonder is de uitvinding gericht op een logische scha keling met Josephson-overgangen en in het bijzonder op een logische schakeling met ten minste één asymmetrische quantum-interferometrische schakeling met asymmetrische instelstroom-tegen stuurstroomkarakteristieken.

Logische poorten in hoge impedantieschakelingen zijn tot nu toe 30 samengesteld uit een symmetrische quantum-interferometrische schakeling, zoals getoond in: "Applied Physics Letters",- 25, no. 7, blz. 426 tot en met 428 (1974), getiteld: "Experimental observation of the switching transients resulting from single flux quantum transitions in superconducting Josephson devices" door P. Gueret. In een dergelijke symmetrische 35 quantum-interferometrische schakeling, is een Josephson-overgang J^ met een drempelstroom I.1 in serie verbonden met een inductantie-element met V * een inductantie L^ en een Josephson-overgang Jg met een drempelstroom I._ is in serie verbonden met een inductantie-element met een inductantie J2 -2- 21284/JF/jl L2> Twee dergelijke in serie verbonden schakelingen zijn parallel aan elkaar verbonden en worden voorzien van een instelstroom I . Een stuur-

B

stroom Ic stroomt door twee in serie verbonden inductantie-elementen welke elektromagnetisch zijn gekoppeld met respectievelijk de inductanties 5 en Lg. Op dit moment worden de volgende vergelijkingen tot stand gebracht: - *-Ij1 = Ij2’ L1 = L2 en L'1Ij 1 = 4^2 < V _ waarin Φ eui fluxquantumeenheid gelijk aan 2 x 10" 5 Wb is.

O

De spanningstoestand van een dergelijke symmetrische quantum- interferometrische schakeling is afhankelijk van het magnetische veld op- 10 gewekt door de stuurstroom I-. In het bijzonder heeft een I - I_ karak-

v B U

teristiek een drempelcurve, welke symmetrisch is met betrekking tot de as van de instelstroom I en de nul-spanningstoestand vindt· plaats bin-

D

nen een gebied welk wordt bepaald door de drempelwaarde van I_ en de drem-

B

pelcurven, terwijl een eindige spanning plaatsvindt buiten een dergelijk 15 gebied. Een dergelijke drempelcurve wordt echter uitgespreid in de richting van de horizontale as welke de stuurstroom Ic schaalt en waarvan de helling hoogstens één is. Een stuurstroom met een relatief grote ampli-. tude en derhalve een grote hoeveelheid vermogensverbruik wordt vereist voor het schakelen van de inrichting tussen nul- en eindige spanningen.

20 Een benadering gericht op vergroting van de helling van de drempelcurve om meer dan één te zijn is gebruik te maken van een asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, zoals beschreven in: Asymmetrie 2-Josephson-junction Interferometer as a Logic Gate" door H. Beha, Electronics Letters, 31 maart 1977, vol. 13, no. 7. Bij een derge-25 lijke inrichting zijn de waarden van de drempeistroom en de inductanties asymmetrisch, dat wil zeggen 1^ ^ Ι^2 en L^ ^ Lg. Deze inrichting volgens de stand van de techniek echter heeft een klein bereik van instelstroom beschikbaar voor het schakelen tussen nul-en eindige spanningen en bedekt dus slechts een beperkt werkbereik. Verder is het moeilijk de 30 amplitude van de stuurstroom te verkleinen. Overeenkomstig is een dergelijke inrichting in de praktijk niet bruikbaar gebleken.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een verbeterde logische schakeling met een asymmetrische quantura-interfe-rometrische schakeling, welke een vergroot werkbereik kan dekken en 35 kan schakelen tussen nul-en eindige spanning met een stuurstroom met een kleine amplitude.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een logische schakeling, welke gebruikt maakt van de verbeterde asym- 800 22 05 ' ‘ * λ -3- 21284/JF/jl metrische quantum-interferometrische schakeling, en welke capabel is voor een breed werkbereik en een zeer gevoelige werking met een stuurstroom met een kleine amplitude.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het ver-5 schaffen van een binaire optellerschakeling, gebruikmakend van de verbeterde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen en een combinatie.

De uitvinding voorziet hiertoe in een inrichting van een in de aanhef genoemde soort, welke is 10 gekenmerkt, doordat de inrichting dusdanig is, dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen: 1.-/1.. ^ L./L- = a en

I J ^ J

1.,.1,, 1? L_I. <Φ , waarin a een reëel getal groter dan 1 is en Φ een 1 j1 ' 2 j2 o' ° o fluxquantumeenheid, gelijk aan 2 x 10“ 3 Wb is, waardoor de stuurstroom asymmetrische quantum-interferometrische schakeling kan worden gemini-15 maliseerd.

Volgens één specifiek aspect van de uitvinding zijn een aantal asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen op voordelige wijze gecombineerd voor het verschaffen van een binaire optellerschakeling.

De uitvinding zal nu gedètailleerd worden beschreven aan de 20 hand van voorkeursuitvoeringsvormen, en onder verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een schakelingsschema is van een asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, geconstrueerd in overeenstemming’ met de onderhavige uitvinding; 25 fig. 2 een grafiek is welke een instelstroom tegen stuurstroom- karakteristieken van de schakeling getoond in fig. 1 laat zien; fig. 3 een grafiek is welke een instelstroom tegen stuurstroom-karaktierstiek van een conventionele symmetrische quantum-interferometrische schakeling laat zien; 30 fig. 4 een grafiek is voor het verklaren van de karakteristiek van fig. 2; fig. 5 een grafiek is welke een instelstroom tegen stuurstroom-karakteristiek van een conventionele asymmetrische quantum-interferometrische schakeling toont; 35 fig. 6 een bovenaanzicht met weggebroken gedeelten is van een structuur van de schakeling van fig. 1;

fig. 7 een doorsnedetekening is genomen langs de lijn VII-VII

in fig. 6;

P fl fl 9 9 A R

-4- 21284/JF/jl fig. 8 een schakelingsschema is van een logische schakeling met de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding; fig. 9 een waarheidstabel is van de logische schakeling van 5 fig. 8; fig. 10 een schakelingsschema is van een exclusieve -OF poort-schakeling met de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding; fig. 11 een waarheidstabel voor de schakeling van fig. 10 is; fig. 12 een meerderheids*logische schakeling is met de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding; fig. 13 een waarheidstabel is voor de schakeling van fig. 12; fig. 14 een schakelschema is van een binaire volledige teller-15 schakeling met de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding; fig. 15 een tijdschema is welk illustratief is voor de werking •van de schakeling getoond in fig. 14; fig. 16 een waarheidstabel is voor de schakeling van fig. 14; 20 fig. 17 een schakelingsschema is van een binaire halve-opteller- schakeling met de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding; en fig. 18 een waarheidstabel voor de schakeling van fig. 17 is.

Zoals getoond in fig. 1 omvat een asymmetrische quantum-interfe-25 rometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding een schakeling K.| inclusief een Josephson-overgang met een drempelstroom 1^ en in serie verbonden met een inductantie-element M1 met een inductantie en een schakeling K2 inclusief een Josephson-overgang J2 met een drempelstroom Ij2 groter dan de drempelstroom 1^ en in serie verbonden met een 30 inductantie-element M2 met een inductantie L2, waarbij de schakelingen K.j en K2 parallel aan elkaar zijn verbonden voor het vormen van een schakeling 'Q. De inrichting is dusdanig, dat de volgende vergelijking tot stand wordt gebracht: L1 · Lj1 * L2 · *J2 * *0 en 35 V1^ ' L1/L2 a - 1- .,5 waarin Φ een fluxquantumeenheid gelijk aan 2,07 x 10 Wb is, en a een reëel getal. De schakeling Q is geplaatst in een instelstroomvoe-dingsorgaan B en een uitgangslijn F is gekoppeld via een impedantie -ele- 800 2 2 Ω5 -5- 21284/JF/jl' * * ment R zoals een weerstand met het instelstroomvoedingsorgaan B leidend naar één klem van de schakeling Q. Een stuurstroomvoedingsorgaan B is verbonden met een tweetal in serie verbonden inductantie-elementen M3, M4 welke elektromagnetisch zijn gekoppeld met respectievelijk de inductan-5 tie-elementen M1 en M2 in de schakeling Q. Aannemend dat een instelstroom I_, wordt toegevoerd door een insteistroombron om te vloeien door het in-stelstroomvoedingsorgaan B en wordt verdeeld in stromen Ig^ en Ig2 welke vloeien door respectielijk de elementen en M2 in de schakeling Q, wordt het volgende verband tot stand gebracht: I 2 = a . Ig1. De inductantie-10 elementen M^ tot en met M^ zijn dusdanig verbonden, dat wanneer een stuur-stroom vloeit van een stuurstroombron door het stuurstroomvoedingsorgaan D, de stroom geïnduceerd in het inductantie-element M^ door het in-ductantie-element M^ in dezelfde richting vloeit als de stroom geïnduceerd in het inductantie-element M2 door het inductantie-element M^.

15 Bij een dergelijke inrichting maakt een combinatie van een stroom Ig vloeiend in het instelstroomvoedingsorgaan B met de stroom Ic vloeiend in het stuurstroomvoedingsorgaan D dat de schakeling Q in of een •nul-spanningstoestand is of een eindige spanningstoestand.

In het bijzonder heeft de schakeling Q een Ig - 1^, karakteris-20 tiek met een drempelwaardecurve A zoals getoond in fig. 2, waarbij de curve is verkregen door het optekenen van schakelpunten, waarop de nul-spanningstoestand overschakelt naar de eindige spanningstoestand in afhankelijkheid van grootten van stroom I_ op de ordinaat en een stroom In op D ü de abscis in Cartesiaanse coördinaten. Wanneer de waarden voor de stromen I , 25 Ip met een coördinaatpositie liggen binnen het gebied gedefinieerd met drem-pelspanning A, dan is de schakeling Q in de nul-spanningstoestand, wanneer de coördinaatpositie ervan buiten het gebied ligt, is de schakeling Q in de eindige spanningstoestand.

Meer in het bijzonder wordt in de omstandigheid dat L^/L2 = 30 a > 1 de instelstroom Ig verdeeld in de stroom Ιβ^, welke vloeit door de schakeling en de stroom IR2 s a Ιβ1, welke vloeit door de schakeling K2- De instelstroom welke vloeit door de schakeling K2 is a-keer zo groot als de instelstroom welke vloeit in de schakeling . Wanneer de stroom Ig2 en de stroom Ig^ kleiner zijn dan de respectieve drempelstromen I^2 35 en 1^, is de schakeling Q in de supergeleidende toestand. Op dit moment wordt de stuurstroom I^ doorgelaten door het voedingsorgaan D in de richting van de pijl in fig. 1 (aangenomen wordt dat in deze richting de stuurstroom positief is), hetgeen een magnetisch veld opwekt, welk is 800 2 2 05 -6- 21284/JF/jl gericht van de achterzijde naar de voorzijde van het vel van de tekening. Daarna stroomt een schermstroom Ig door de schakeling Q in de supergeleidende toestand in de richting van de pijl in fig. 1, ten einde een magnetisch veld op te wekken, welk is gericht van de voorkant naar de achter-5 zijde van het vel van de tekening, voor het opheffen van het magnetische veld opgewekt door de stuurstroom 1^,. De schermstroom Ig wordt opgeteld bij de stroom I^ en heft de stroom op. Met de gecombineerde stroom I- + I de drempelstroom I., van de Josephson-overgang bereikend, scha-kelt de Josephson-overgang J2 in een normaal geleidende toestand, terwijl 10 de Josephson-overgang J1 niet wordt geschakeld in een normaal geleidende toestand, vanwege de gecombineerde stroom Ig - , zelfs wanneer de drem pelstroom Iji kleiner is dan.de drempelstroom IWanneer de overgang J^ in de normale geleidende toestand is, verdwijnt de schermstroom Ig, waarna een stroom I geïnduceerd door de stuurstroom +I„ door elektromagnetische 15 inductantie vloeit door de schakeling Q in de richting van de pijl in fig. 1. Een dergelijke geïnduceerde stroom I wordt opgeteld bij de stroom

S

I-. en de daaruit resulterende gecombineerde stroom I + I-. bereikt de Bi g o 1 drempelstroom 1^ van de Josephson-overgang J^ met het gevolg dat de schakelingen en normaal geleidend worden en de schakeling Q in de eindige 20 spanningstoestand is, hetgeen tot gevolg heeft dat de stroom I^ vloeit door de uitgangslijn F via de weerstand R. Door overeenkomstig een geschikte waarde te kiezen voor a, wordt een gedeelte k^ van de drempel-curve A beschikbaar welk een helling heeft welke kleiner is dan 1 met betrekking tot de stuurstroom +1^, en één uiteinde heeft op een draaipunt

25 P op de as van I_. o B

Een gedeelte A^ van de drempelcurve A zal worden beschreven. Wanneer de instelstroom wordt verminderd om de gecombineerde stroom - Ig negatief te maken, kan de stroom 1^ - Ig de stroom -1^. bereiken voordat de gecombineerde stroom Ig2 + Ig de stroom I^ bereikt, met het gevolg dat 30 de overgang J^ eerst in de eindige spanningstoestand geraakt. Hoe kleiner de instelstroom, des te kleiner is de stuurstroom Ic welke voldoende is om dit te doen plaatsvinden. Het gedeelte A^ van de drempelcurve A heeft dus een negatieve helling.

Wanneer de vloeirichting van de stuurstroom 1^ wordt omgekeerd 35 ten’.einde een stroom -Ic te doen vloeien, wordt er een gedeelte A^ van de drempelcurve A verkregen, welk stijler is dan het gedeelte k^ me^ betrekking tot de as van Ic· Meer in het bijzonder wordt op dit moment de schermstroom I_ opgeteld bij de stroom In. en wanneer de drempelstroom I.. kleins Dl ji 800 2 2 05 I * * -7- 2128 VJF/jl ner is dan de drempelstroora ^an de schakeling Q binnentreden in de eindige spanningstoestand met een kleinere waarde voor de stuurstroom Ic. Daardoor is het gedeelte van de curve beschikbaar, welk stijler is dan het curvegedeelte A^. Onder de leiding van stuurstroom -Ic voor Ιβ met een 5 waarde op punt P1 welk ligt beneden het draaipunt Po en binnen het gebied gedefinieerd door de drempelcurve -A en voor -Ic met een waarde op punt P3 welk rechts ligt van punt P2 en derhalve binnen het gebied, wordt een coördinaatpunt P4 bepaald, waarop de eindige spanningstoestand kan worden gerealiseerd.

10 Wanneer zowel de stroom I als In nul is, is de schakeling Q in de nul-spanningstoestand. Wanneer de stroom Ιβ nul is en de stroom Ic een waarde op punt P3 in fig. 2 heeft, is de schakeling Q eveneens in de nul-spanningstoestand. Wanneer de stroom Ιβ een waarde op punt P^ heeft en de stroom I nul is, is de schakeling Q eveneens in de nul-spannings- vs 15 toestand. Onder leiding van stuurstroom +IC is de schakeling Q in de nul-spanningstoestand, wanneer de stroom Ιβ een waarde heeft op punt P^ en een stroom Ic een positieve waarde op punt P^. De schakeling Q echter •raakt in de eindige spanningstoestand, wanneer de stroom 1^ wordt vergroot tot boven een waarde op punt Pg en P^ met de stroom Ιβ steeds op het punt 20 Pr

Een vergelijking zal nu worden gemaakt tussen de karakteristieken van een conventionele symmetrische quantum-interferometrische schakeling en een asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding. Zoals getoond in fig. 3 is de I„ - I„ karakte-25 ristiekcurve van de conventionele schakeling uitgespreid zoals getoond door een getrokken lijn. Ten einde te schakelen tussen de spanningstoe-standen bij een constante instelstroom, dient de schakeling te worden voorzien van een positieve stuurstroom +1^ welke overeenkomt met een interval tussen punt C (nul-spanningsgebied) en punt A (eindige spanningsgebied) 30 of een negatieve stuurstroom -Ic welke overeenkomt met het interval tussen punt C en punt B(eindige spanningsgebied). Ten einde een dergelijke karakteristieke curve te verbeteren, is het noodzakelijk dat de helling van de drempelcurve stijler wordt en de vorm aanneemt zoals getoond door de streeplijn in fig. 3· 35 In overeenstemming met de asymmetrische quantum-interferome trische schakeling volgens de onderhavige uitvinding is de karakteristiek-curve getoond door de getrokken lijn in fig. 4. Wanneer een karaktèris-tiekburve getoond door de streeplijn welke beschikbaar is door het omkeren 80022 05 -8- 21284/JF/jl van de richting van de stuurspanning zal worden gesuperponeerd op de getrokken lijncurve, wordt een gecombineerde karakteristiekcurve vertegenwoordigd door het gearceerde gedeelte in fig. 4 verkregen, hetwelk in hoofdzaak hetzelfde is als de curve getrokken met de gebroken lijn in 5 fig. 3-

De asymmetrische quantum-interferometrische schakeling van Beha heeft een karakteristieke curve zoals vertegenwoordigd door de getrokken lijn in fig. 5. Aangezien het hoogste punt van de curve &S verschoven van de I -as, is een relatief grote negatieve stuurstroora vereist B

10 om punt B te bereiken(eindige spanningsgebied). Wanneer verder een instel-stroom groter dan punt D wordt toegevoerd, resulteert de eindige spannings-toestand. Daardoor is een instelstroom met een grootte tussen de punten D en E praktisch moeilijk te gebruiken. Een dergelijke instelstroom kan niet worden gebruik^, wanneer twee schakelingen worden gesuperponeerd wat 15 betreft hun karakteristieken met stuurstromen van de tegenovergestelde polariteit. Dit type schakeling heeft dan ook een smal werkbereik. Daarentegen maakt de schakeling volgens de onderhavige uitvinding met een karakteristiek met een drempelcurve gedeeltelijk getoond door de onderbroken lijn in fig. 5 spanningsschakeling mogelijk om geëffectueerd te worden door een 20 kleine stuurstroom, waardoor de schakeling een breed werkbereikt heeft.

Een experiment heeft aangetoond dat met a lopend van 1 tot en met 20, bij'voorkeur van 1 tot en met 10, een I - ln karakteristiek D o wordt verkregen, waarin &S a 0 en een gedeelte van de drempelcurve A in fig. 2 een helling heeft welke groter is dan 1.

25 Een structureel detail van de asymmetrische quantum-interferome

trische schakeling getoond .-in fig. 1 is te zien in fig. 6 en fig. 7, waarin dezelfde of overeenkomstige delen zijn aangegeven door dezelfde of overeenkomstige verwijzingscijfers. Een isolerend substraat 1 draagt daarop een supergeleidende aardingslaag 12, waarop is aangebracht een isolerende 30 laag 13. Een elektrode 14 is gemonteerd op de isolerende laag 13 en bedekt met een isolerende laag 15 met öitzondering van twee gebieden, waarin tunnelbarrières 16 en 17 zijn aangebracht voor het vormen van respectievelijk de Josephson-overgangen en Een elektrode 18 is gemonteerd op de isolerende laag 15 en verbindt de barrières 16 en 17. Een isolerende 35 laag 19 bedekt de elektroden 18 en de isolerende laag 15 en is bevestigd op de isolerende laag 13· Het stuurstroomvoedingsorgaan D strekt zich uit over de isolerende laag 19. Het instelstroomvoedingsorgaan B is verbonden aan één uiteinde van de elektrode 18, waarmee een logische uitgangslijn F

800 2 2 05 * t -9- 21284/JF/jl is verbonden, welke logische uitgangslijn F is verbonden aan het andere einde met een weerstand R. Het andere einde van de instelstroomvoedings-orgaan B is verbonden met de elektrode 14. Met deze inrichting vormt de elektrode 18 een inductantie, zodat het stuurstroomorgaan D en de elek-5 trode 18 elektromagnetisch met elkaar zijn gekoppeld.

Fig. 8 toont een logische schakeling, gebruikmakend van de asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, beschreven onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 7, waarbij er voor de duidelijkheid in fig, 8 geen stroombronnen zijn getoond. Dezelfde of overeenkomstige 10 verwijzingscijfers geven dezelfde of overeenkomstige delen in de figuren 1 en 8 aan. De structuur van een logische schakeling getoond in fig. 8 is in hoofdzaak dezelfde als die van de inrichting van fig. 1 met uitzondering dat de stuurstroomvoedingsorgaan D is vervangen door een tweetal stuurstroomvoedingsorganen D^ en inclusief inductantie-elementen M^, 15 en M^, Mg, waarbij de elementen M^, M^ en M^, Mg elektromagnetisch zijn gekoppeld met respectievelijk de inductantie-elementen M^ en Mg in de schakeling Q. De instelstroom Ig is verdeeld in stromen en Ιβ2, •vloeiend respectievelijk door de elementen M^, Mg. De elementen M^, Mjj' zijn elektromagnetisch gekoppeld met de elementen respectievelijk M^, Mg, 20 zodat wanneer een stuurstroom I^ vloeit door het voedingsorgaan D^, een stroom elektromagnetisch wordt geïnduceerd in de elementen M^ welke vloeit in dezelfde richting als een stroom Ig^ en de stroom Ic2 wordt elektromagnetisch geïnduceerd in het element Mg, welke vloeit in de tegenovergestelde richting met betrekking tot de stroom I_,0. De elementen Mc,

DC O

25 Mg zijn elektromagnetisch gekoppeld met respectievelijk de elementen M^,

Mg, zodat wanneer er een stuurstroom Ic2 vloeit door het voedingsorgaan Dg een stroom elektromagnetisch wordt geïnduceerd in het element M^.

welke vloeit in de tegenovergestelde richting met betrekking tot de stroom Ig^ en de stroom I^gg wordt elektromagnetisch geïnduceerd in het element 30 Mg, welke vloeit in dezelfde richting als de stroom Igg.

Bij een dergelijke inrichting wordt aangenomen dat de stroom Ig een waarde van het punt in fig. 2 heeft en de absolute waarden van de stroom 1^ en Ic2 gelijk zijn aan het punt met de stroom 1^, vloeiend in de voorwaartse richting en de stroom I^g in de sperrichting in termen 35 van de stroom Ic in fig. 2, dat wil zeggen, dat de stromen Ig, 1^ en Ic2 dusdanig worden gekozen, dat de coördinaatpositie van de stromen Ig, wordt aangegeven door het punt P,. en de coördinaatpositie van de stromen Ig, Ic2 wordt aangegeven door het punt P^. Waarden van de stromen Ig, IC1 ann o o ης -10- 21284/JF/jl en IC2 welke voldoen aan dergelijke voorwaarden worden in de beschrijving aangegeven door binaire ”1". Eveneens wordt aangenomen dat wanneer de stromen I0, en I^g alle nul zijn, hun waarden binair "0" zijn, en dat de aanwezigheid van stroom I_ samengesteld uit stroom L, in lijn F een

Γ O

5 binaire "1tt vertegenwoordigen, en bij. afwezigheid ervan een binaire "0".

Met de stroom In op wordt de stroom I_ "1”, wanneer slechts D r de stroom I^g op "1" is en de stroom Ip wordt M0" bij andere waarden van de stromen I^, I^g zoals getoond in de waarheid stab el van fig. 9. Wan- 10 neer beide stromen I^, Ic2 op " 1" zijn, vloeien de positieve stroom +1^, en de negatieve stroom -I van dezelfde absolute waarde tegelijkertijd, ü resulterend in het ontbreken van een stuurstroom.

Fig. 10 toont een exclusieve-OF-logische schakeling met een aantal asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen volgens de on-15 derhavige uitvinding. Overeenkomstige delen zijn aangegeven door overeenkomstige verwijzingscijfers in de figuren 8 en 10. De logische schakeling omvat een tweetal schakelingen en G2, welk van dezelfde structuur zijn als die van de schakeling getoond in fig. 8, waarbij het impedantie-element R geassocieerd met de schakeling G2 is weggelaten. De schakelingen Q in de 20 logische schakeling G^, G2 zijn in serie met elkaar verbonden in het instel-stroomvoedingsorgaan B en de inductantie-elementen M^, M2 van de schakeling Q in de logische schakeling G2 zijn elektromagnetisch gekoppeld met de stuurstroomvoedingsorganen D^, Dg. De rest van schakelingsinrichting is hetzelfde als die getoond in fig. 8. Aannemend dat de stroom 1^ vloeiend 25 door het voedingsorgaan D^ elektromagnetisch stromen I'^ en I'^g welke vloeien door respectievelijk de elementen M1 en Mg van de schakeling G2 vloeien, induceert,dan wordt het voedingsorgaan elektromagnetisch gekoppeld met de elementen M^, Mg-.van de schakeling Gg, zodat de stromen I’c^ en I'cl2 respectievelijk in de tegenovergestelde richting aan en 30 in dezelfde richting als de stromen Ιβ1 en Igg vloeien,welke stromen Ιβ1 en Ig2 vloeien door de elementen M^, Mg gebaseerd op de stroom Ig vloeiend door het voedingsorgaan B. Eveneens aannemend dat de stroom I^g vloeiend door het voedingsorgaan Dg elektromagnetisch stromen I'c21 en I’c22 induceert, welke vloeien door respectievelijk de elementen M^, Mg van de 35 schakeling Cg, dan wordt het voedingsorgaan Dg elektromagnetisch gekoppeld met de elementen M^, Mg van de schakeling Gg, zodat de stromen I' g^ en I'c22 stromen in respectievelijk dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting aan de stromen en Ιβ2, vloeiend door de elementen 800 22 05 -11- 21284/JF/jl respectievelijk M^, M2 van de schakeling Gg.

Bij deze schakelingsinrichting zal de schakeling Q in de logische schakeling functioneren ora zijn nul en eindige spanningstoestanden te hebben gebaseerd op de combinaties van de stromen Ιβ, en Ic2 op 5 dezelfde wijze als dat van de schakelingsinrichting getoond in fig. 8. In de schakeling Q in de logische schakeling G2 vloeien de stromen I'^ en I’c^2 en de stromen I'^ en ^'c22 ^esenovergestelde richting met betrekking tot de stromen en en stromen Iq2·\ en I'c22' Daarom zal de schakeling G2 in de eindige spanningstoestand zijn, slechts wanneer de 10 stroom I^2 op "O” is en de stromen Ig en op "1" zijn. Aangezien de schakelingen Q, Q van de logische schakelingen G^,g2 in serie zijn verbonden in het gemeenschappelijke instelstroomvoedingsorgaan B, bestaat er geen mogelijkheid dat de schakelingen G^ en G2 tegelijkertijd in de eindige- spanningstoestand zullen zijn. Wanneer of de schakeling G^ of in 15 de eindspanningstoestand is, vloeit de stroom I in de uitgangstroomlijn Γ F aftakkend van de schakeling G^.

Aannemend dat de stromen IC1 en I^2 vloeiend door respectievelijk de ingangsstroomvoedingsorganen en D2 worden overeenkomend gemaakt met de logische ingangssignalen X en Y en de stroom I„ vloeiend Γ 20 door de uitgangsvoedingsorganen F wordt overeenkomstig gemaakt aan het logische uitgangssignaal Z, waarbij het logische uitgangssignaal Z slechts op "1" is wanneer of het ingangssignaal X óf Y op "1" is, hetgeen een functie van de exclusieve-OF logische schakeling is. Een dergelijke exclusieve-OF logische functie is dus beschikbaar door een eenvoudige inrichting, 25 omvattende vier Josephson-overgangen, vier inductie-elementen en één impedantie-element. Zelfs wanneer de ingangssignalen X en Y relatief laag in niveau zouden zijn, kan de exclusieve -OF logische functie worden bewerkstelligd met hoge snelheid, zonder dat een vergrote vermogensverbruik noodzakelijk is. Verder is de totale schakelingsstructuur relatief klein 30 in afmeting. Aangezien slechts één symmetrische quantum-interferometrische schakeling hoogstens in de eindige spanningstoestand zal zijn, kan deze logische schakeling uitgangsniveaus van hetzelfde niveau als dat van een uitgang van een logische schakèling,omvattende een poort, gevormd door één asymmetrische quantum-interferometrische schakeling opwekken, waardoor 35 een goede aanpassing tussen de twee logische schakelingen wordt: verzekerd.

"Cryoton Exclusive OR Function" door B.S. Landman, IBM Technical Disclosure Bulletin, vol. 15, no. 5, oktober 1972, beschrijft een exclu- -12- 21284/JF/jl sieve-OF logische schakeling met een fundamentele poort, samengesteld uit Josephson-overgangen. Omdat echter lange Josephson-overgangen worden toegepast, vergroot deze schakeling het vermogensverbruik en de werksnelheid ervan is laag.

5 Een meerderheidslogische schakeling getoond in fig. 12, gebruikt een asymmetrische quantum-interferometrische schakeling volgens de onderhavige uitvinding. Stuurstromën 1^, I^ en vloeien respectievelijk door voedingsorganen D., D en D_ in dezelfde richting als de positieve ' 2 d stuurstroom I_ getoond in fig. 2. Aangenomen wordt dat de stroom I_ een

C D

10 waarde heeft van punt in fig. 2 en de absolute waarde van de stromen Iq1 * IC2 en Iq3 elk gelijk zijn aan het punt P^. Eveneens wordt aangenomen dat de stromen en eveneens dusdanig worden geko zen dat de coördinaatpositie van de stromen I^, 1^, ^ wordt aangeduid door het punt in fig. 2, welk ligt binnen de drempelcurve A, de coördinaat 15 positie van de stroom en de som van de stromen I^, wordt aangeduid door het punt Pg en de coördinaatpositie van de stroom I^ en de som van de stromen 1^, I^ en I^ wordt aangeduid door het punt P^, waarbij de punten Pg, P^ zich bevinden buiten de curve A. Waarden van de stromen I0l, I^, 1^2 en welke voldoen aan dergelijke voorwaarden, worden 20 hierin voorgesteld door een binaire "1". Eveneens wordt aangenomen, dat wanneer de stroom 1^, en alle "0" zijn, hun waarden binair "0" zijn en dat de aanwezigheid van de stroom aftakend van de stroom in ée uitgangslijn F^ binair "1" vertegenwoordigt en de afwezigheid ervan binaire "O".

25 Met de stroom zijnd op W1W, wordt de stroom Ip^ slechts "1n wanneer twee of meer van de stromen 1^, IC2 en I^ op "1" zijn en de stroom Ip1 wordt "0" bij andere waarden van de stromen Icl> Ic2 en I zoals getoond in de waarheidstabel van fig. 13·

In de voorgaande beschrijving zijn de meerderheids-logische 30 schakelingen in fig. 12 en de exclusieve-0F logische schakeling in fig! 10 als voorbeeld besproken voor het belichamen van de asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen volgens de onderhavige uitvinding. Deze logische schakelingen kunnen op voordelige wijze worden gecombineerd voor het construeren van optellerschakelingen zoals hierbeneden zal worden 35 beschreven.

Een binaire volledige optellerschakeling volgens de onderhavige uitvinding, inclusief een n-de trap is getoond in fig. 14 en maakt gebruik van een meerderheids-logische schakeling H zoals getoond in fig. 12 en twee 800 2 2 05 -13- 21284/JF/j1 exclusieve-OF logische schakelingen en Mg, waarvan elk hetzelfde is zoals getoond in fig. 10. Equivalente (n-1)-de en (n+1)-de trappen zijn in cascade verbonden met de n-de trap voor parallelle volledige opteller-werking.

5 De meerderheids-logische schakeling H heeft een instelstroomvoe- dingsorgaan in serie verbonden met een instelstroomvoedingsorgaan Bg van de exclusieve-OF logische schakeling N^, voor het vormen van een instelstroomvoedingsorgaan Αφ 1. Het instelstroomvoedingsorgaan Bg van de exclusieve-OF logische schakeling Ng is aangeduid bij Αφ 2. Een ingangs-10 stroomvoedingsorgaan van de schakeling H en een ingangsstroomvoedings-orgaan van de schakeling zijn in serie met elkaar verbonden om te dienen als ingangsstroomvoedingsorgaan AUn . De schakeling H heeft eveneens een ingangsstroomvoedingsorgaan Dg, in serie verbonden met een ingangsstroomvoedingsorgaan Dg van de schakeling N^, waarbij de voedingsorganen 15 D2’ D5 een ingangsstroomvoedingsorgaan AVn vormen. Een ingangsstroomvoedingsorgaan ACn i wordt gevormd door een ingangsstroomvoedingsorgaan D^ van de schakeling H en een ingangsstroomvoedingsorgaan Dg van de schakeling Ng, waarbij de voedingsorganen Dg, D^ in serie met elkaar zijn verbonden.

De schakeling N^ heeft een uitgangsstroomvoedingsorgaan Fg welke in serie 20 is verbonden met een ingangsstroomvoedingsorgaan D^ van de schakeling Ng, waarbij de voedingsorganen Fg, D^ dienen als een ingangs- en uitgangsstroomvoedingsorgaan ANn. Het uitgangsstroomvoedingsorgaan F^ van de schakeling H dient als een uitgangsstroomvoedingsorgaan ACn en de uitgangsstroomvoedingsorgaan Fg van de schakeling Ng dient als een uitgangsstroomvoedings-25 orgaan ASn. De instelstroomvoedingsorganen Aó1 en Αφ2 worden voorzien van respectievelijk'de tijdtelsignalen φ1 en φ2. De ingangsstroomvoedingsor-ganen AUn en AVn worden voorzien van de respectieve logische ingangssignalen Un en Vn voor de n-de trap. De ingangsstroomvoedingsorganen ACn ^ wordt voorzien van éen logisch overdrachtssignaal C « van de voorafgaande, n— i 30 (n-1)-ste trap.

De werking van de volledige optellerschakeling zal worden beschreven onder verwijzing naar fig. 15, welke een tijdschema is, welk de verhanden toont tussen verscheidene ingangs- en klok-signalen, waarbij fig. 15 illustratief is voor bijvoorbeeld ée situatie waarin het eerste 35 ingangssignaal Un op "1W is, het tweede ingangssignaal Vn op "O” en het overdrachtssignaal ^ van de voorafgaande, (n-1)-de trap op ”1M, bij alle signalen worden opgeteld in de n-de trap. Twee signaalingangen Ui, Vi welke dienen te worden opgeteld, worden toegevoerd aan alle trappen op anno o n* -14- 21284/JF/jl een tijdstip T . In fig. 15 wordt het signaal ün op "1" en het signaal Vn op "O” toegevoerd als ingangen naar de n-de trap. Op een tijdstip T^, wordt kloksignaal 1 toegevoerd als een instelling aan de schakelingen H en N1 en de berekening wordt bewerkstelligd. De schakeling H wekt een uitgang 5 ”0" op, alleen wanneer de ingang Un op M1M is en de schakeling wekt een uitgang van van ”1” op. Overdrachtssignalen worden progressief tot stand gebracht door de lagere trappen. Op een tijdstip Tg wordt het over-drachtssignaal Cn 1 toegevoerd door de (n-1)-de trap en een twee-uit-drie-berekening wordt bewerkstelligd in schakeling H, waarna het overdrachts-10 signaal Cn tot stand wordt gebracht als zijnde " 1" in de n-de trap in fig.

15. Nadat overdrachtssignalen Ci tot stand zijn gebracht voor alle trappen, wordt het kloksignaal <j>2 toegevoerd aan de schakeling Ng op een tijdstip voor het exclusief-OF-en van de signalen Nn en Cn Een sommeringssignaal Sn wohdt bepaald als "0" in de n-de trap in fig. 15. Op 15 gelijksoortige wijze worden dus formeringssignalen Si simultaan voor alle trappen bepaald waardoor de binaire parallelle volledige optellerbewerk-king wordt volbracht. Met een dergelijke optellerschakelingsinrichting, •zijn slechts drie poorten noodzakelijk voor de commutatie 'in één trap. Overeenkomstig is het aantal poorten veel kleiner dan bij conventionele 20 optellers, met het resultaat dat de tijdsvertragingen bij de poorten worden verkleind en daardoor de werktijd van de optellerschakeling wordt verkort.

Vanwege de voorrang tussen de instelstroom en de stuurstroom gedurende de spanningschakeling van de asymmetrische quantum-interferome-25 trische schakeling, is het voor de exclusieve-OF poort noodzakelijk te worden voorzien van het instelsignaal nadat twee ingangen tot stand zijn gebracht. Er is echter geen beperking opgelegd op de meerderheids-logi-sche schakeling met betrekking tot de tijdtelling van de ingang en instel-signalen, met uitzondering dat alle ingangen tot stand worden gebracht 30 wanneer de poort wordt voorzien van het instelsignaal. De schakeling Nij in de volledige optellerschakelingen dient derhalve te worden voorzien van het kloksignaal, riadat de signalen ün, Nn tot stand zijn gebracht.

Het kloksignaal kan echter worden toegevoerd aan de schakeling H, of voor of na het signaal Un en Vn en Cn ^ tot 3tand zijn gebracht. Terwjjl in 35 fig. 14 het kloksignaal φ1 synchroon door in serie verbonden lijnen wordt toegevoerd aan de schakelingen H en is een dergelijke inrichting niet een vereiste voor de werking van de volledige optellerschakeling volgens de uitvinding. De volledige optellerschakeling zal worden bekrachtigd tot 800 22 05 -15- 21284/JF/jl toevoeren van de klok φ1 als een instelsignaal aan de schakeling H, waardoor het toevoeren van de klok φ2 als een instelsignaal aan de schakeling N.j na tot standkoming van de signalen Un, Vn en door het toevoeren van een aanvullend kloksignaal φ3 (niet getoond) aan de schakeling ^ na het 5 tot stand brengen van de signalen Nn, Cn

Zoals hierboven beschreven, onder verwijzing naar fig. 14, is het eerste ingangsvoedingsorgaan van de schakeling H in serie verbonden met het eerste ingangsvoedingsorgaan van de schakeling en het tweede ingangsvoedingsorgaan van de schakeling H is in serie verbonden met het 10 tweede ingangsvoedingsorgaan van de schakeling N^. Een dergelijke bedra-dingsinrichting is geen vereiste,zolang echter de ingangen Ün, Vn en het overdrachtssignaal C 1 worden toegevoerd aan de schakeling H, de signalen Un, Vn aan de schakeling en de uitgang Nn aan de schakeling en het overdracht ssignaal CR ^ aan de schakeling N,,. Bijvoorbeeld het signaal 15 Un wordt ingevoerd parallel aan het eerste ingangsvoedingsorgaan van de schakeling H en het eerste ingangsvoedingsorgaan van de schakeling .

Ofschoon in de getoonde uitvoeringsvorm het signaal Un op " 1", het signaal Vn op "O" en het signaal Cn ^ op "1” zijn gebruikt voor het verklaren van de werking van ide volledige optellerschakeling getoond in 20 fig. 14, kunnen ander combinaties van waarde voor deze signalen worden gebruikt, zoals duidelijk is aan vaklui op dit gebied van de techniek.

Fig. 16 toont een waarheidstabel voor de ingangssignalen Un, Vn en ingangs-overdrachtssignaal CR ^ en de resulterende waarden v oor het uitgangsover-drachtssignaal Vn en het uitgangssignaal Sn.

25 De binaire optellerschakeling getoond in fig. 14 heeft de functie van een binaire volledige optellerschakeling, en omvat een meerderhéids-logische schakeling inclusief twee Josephson-overgangen en twee inductantie-elementen, twee exclusieve-OF logische schakelingen inclusief vier Josephson-overgangen en vier inductantie-elementen en drie weerstanden. De op-30 tellerschakeling is dus eenvoudig kwa structuur, gering kwa afmetingen en vereist minder vermogen en brengt de functie van de binaire·volledige optellerschakeling tot stand met een hoge snelheid, zelfs wanneer het ingangssignaal Un, Vn en ingangsoverdrachtssignaal Cn ^ van relatief laag niveau zouden zijn.

35 Fig. 17 toont een binaire halve optellerschakeling welke kwa structuur verschilt van d.e schakeling van fig. 14 in zover dat het ingangs-stroomvoedingsorgaan D^ van de meerderheids-logische schakeling H en daardoor de ingangsvoedingsorgaan AC zijn verwijderd en het ingangs- en fi 0 0 9 9 05 -16- 21284/JF/jl uitgangsstroomvoedingsorgaan ANn is vervangen door een uitgangsstroomvoe-dingsorgaan ASn'. Fig. 18 toont een waarheidstabel voor de ingangssignalen ün, Vn en de resulterende waarden voor een uitgangsoverdrachtssignaal Cn’ en een uitgangssignaal Sn', welke optreden aan de uitgangsstroomvoe-5 dingsorganenACn, ASn’. De binaire halve optellerschakeling van fig. 17 heeft voordelen welke gelijksoortig zijn aan die te verkrijgen met de binaire volledige optellerschakeling getoond in fig. 1¾.

Ofschoon bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen zijn getoond en in detail zijn beschreven, dient begrepen te worden dat vele veranderin-10 gen en modificaties kunnen worden gemaakt zonder buiten de strekking van de hierbijbehorende conclusies te komen.

-CONCLUSIES- 800 22 05

Claims (6)

1. Logische schakeling met ten minste één asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, waarvan de logische uitgangstoestanden 5 overeenkomen met de spanningstoestanden van de asymmetrische quantum-in-terferometrische schakeling, welke' asymmetrische quantum-interferometrische schakeling omvat: een parallelschakeling, inclusief een eerste Josephson-overgang met een drempelstroom 1^ en een eerste inductantie-element met een inductantie L^ en in serie verbonden met de eerste Joseph-1° son-overgang, een tweede Josephson-overgang met een drempelstroom en een tweede inductantie-element met een inductantie I2 en in serie verbonden met de tweede Josephson-overgang, welke in serie verbonden eerste Josephson-overgang en eerste inductantie-element parallel zijn verbonden met de in serie verbonden tweede Josephson-overgang en tweede inductantie-15 element, een instelstroomvoedingsorgaan voor het toevoeren van een instel-stroom aan de eerste en tweede Josephson-overgang, een stuurstroomvoedings-orgaan met in serie verbonden inductantie-elementen, welke elektromagnetisch zijn gekoppeld met respectievelijk het eerste en tweede inductantie-element voor het toevoeren van een stuurstroom daaraan, en een uit-20 gangsvoedingsorgaan verbonden tussen het instelstroomvoedingsorgaan en de parallelschakeling, met het kenmerk, dat de inrichting dusdanig is, dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen: ^ L^/L^ - a en L^Ij^ ^ L^I^< Φq, waarin a een reëel getal groter dan 1 is en een fluxquantumeenheid, gelijk aan 2 x 10~^ Wb is, waardoor de stuurstroom 25 asymmetrische quantum-interferometrische schakeling kan worden geminimaliseerd .

2. Logische schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk,' dat het reële getal a ligt in het bereik van 1 tot en met 20.

3. Logische schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, 30 dat het reële getal a ligt in het bereik van 1 tot en met 10.

4. Logische schakleing volgens conclusies 1-3, welke is voorzien van een exclusieve- OF logische schakeling, welke exclusieve-OF logische schakeling omvat: een tweetal eerste en tweede in serie verbonden asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, elk omvattende een 35 eerste schakeling met een eerste Josephson-overgang met een ··'drempelstroom Ij ^ en een eerste inductantie-element met een inductantie L^ in sefie verbonden met de eerste Josephson-overgang en een tweede schakeling met een tweede Josephson-overgang met een drempelstroom I. verschillend «00 2 2 05 -18- 21284/JF/jl van de drerapelstroom en een tweede inductantie-element met een induc-tantie in serie verbonden met de tweede Josephson-overgang, welke eerste en tweede schakelingen parallel met elkaar zijn verbonden, waarbij de inrichting dusdanig is dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen

5. Logische schakeling volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat 10 deze is voorzien van een binaire opteller-schakeling, welke binaire op-tellerschakeling omvat: een meerderheids logische schakeling omvattende een eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling omvattende een eerste schakeling met een eerste Josephson-overgang met een drempel-stroom en een eerste inductantie-element met een inductantie L^, ver-15 bonden in serie met de eerste Josephson-overgang en een tweede schakeling met een tweede Josephson-overgang met een drempelstroom I^ verschillend van de drempelstroom 1^ en een tweede inductantie-element met een inductantie L2 in serie verbonden met de tweede Josephson-overgang, welke eerste en tweede schakelingen parallel met elkaar zijn verbonden, waarbij de 20 inrichting dusdanig is dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen: Ijg/Ij ^ l-j/L2 = a, en Vjl * « ®o’ waarin a een reëel getal gro ter dan 1 is en een fluxquantumeenheid gelijk aan 2 x 1θ""Ί^ Wb, een eerste instelstroomvoedingsorgaan verbonden met de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, een eerste, tweede en derde ingangs-25 stroomvoedingsorgaan, elektro-magnetisch gekoppeld met de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, zodat st-romen vloeiend door het eerste, tweede en derde ingangsstroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch stromen induceren om te vloeien door respectievelijk de eerste en tweede inductantie-elementen van 30 de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in dezelfde richting als en in de richting tegenovergesteld aan de stromen vloeiend door de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, gebaseerd op een instelstroom vloeiend door het eerste instelstroomvoedingsorgaan, een eerste uitgangs-35 stroomvoedingsorgaan, verbonden met een klem van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, eerste en tweede exclusieve-OF logische schakelingen, elk inclusief in serie verbonden tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, met elk.een derde aan ?2 n5 -20- 21284/JF/jl schakeling met een derde Josephson-overgang met een drempelstroora I.- en J j een derde inductantie-element met een inductantie in serie verbonden met de derde Josephson-overgang en een vierde schakeling met een vierde Josephson-overgang met een drempelstroom verschillend van de drempel-5 stroom I._ en een vierde inductantie-element met een inductantie L„ in serie verbonden met de vierde Josephson-overgang, welke derde en vierde schakelingen parallel zijn verbonden met elkaar, waarbij de inrichting dusdanig is, dat wordt voldaan aan de volgende vergelijking: s a en VL^I^ < ^0> waarin a een reëel getal groter dan 1 10 is en een fluxquantumeenheid gelijk aan 2 x 10”^ Wb, een tweede instel-stroomvoedingsorgaan verbonden met de in serie verbonden tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, een vierde ingangs-stroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch gekoppeld met de derde en vierde inductantie-elementen van elk van de tweede en derde asymmetrische quan-15 tum-interferometrische schakeling, zodat een stroom vloeiend door de vierde ingangsstroomvoedingsorgaan stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting met betrekking tot de stromen vloeiend 20 door de derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling gebaseerd op een instelstroom vloeiend door het tweede instelstroomvoedingsorgaan en zodanig dat een stroom vloeiend door het vierde ingangsstroomvoedingsorgaan stromen indiceert om te vloeien door de derde en vierde inductantie-elementen van de derde 25 quantum-interferometrische schakeling in de tegenovergestelde richting aan en in dezelfde richting als stromen, vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van de derde asymmetrische quantum-interferometrische schakeling gebaseerd op de instelstroom vloeiend door het tweede instelstroomvoedingsorgaan, een vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan elek-30 tro-magnetisch gekoppeld met de derde en vierde inductantie-elementen van elk van de tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, zodat een stroom vloeiend door het vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-inter-35 ferometrische schakeling in de tegenovergestelde richting aan en in dezelfde richting als stromen vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling gebaseerd op de instelstroom vloeiend door het tweede instelstroom- 800 22 05 «* -21- 21284/JF/jl φ voedingsorgaan en zodanig, dat een stroom vloeiend door het vijfde in-gangsstroomvoedingsorgaan stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de derde en vierde inductantie-elementen van de derde asymmetrische quantum-interferometrische schakeling»in dezelfde richting als en in 5 de tegenovergestelde richting aan stromen vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van de derde’asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, gebaseerd op de instel, üroom vloeiend door het tweede instelstroomvoedingsorgaan en een tweede uitgangsstroomvoedingsorgaan verbonden met één klem van de in serie verbonden tweede en derde asymmetri-10 sche quantum-interferometrische schakelingen, welke eerste ingangsstroom-voedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling en het vierde in-gangsstroomvoedingsorgaan van de eerste exclusieve-OF logische schakeling worden voorzien van een eerste logisch ingangssignaal, het tweede in-gangsstroomvoedlngsorgaan van de meerderheids-logische schakeling en het' 15 vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan van de eerste exciusieve-OF logische schakeling worden voorzien van een tweede logisch ingangssignaal, het derde ingangsstroomvoedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling en het vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan van de tweede exclusieve-OF logische schakeling worden voorzien van een logisch overdrachtsingangssignaal, 20 het eerste uitgangsstroomvoedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling een logisch overdrachtsuitgangssignaal opwekt in responsie op de toevoering van een logisch uitgangssignaal aan de tweede.uitgangsstroomvoedingsorgaan van de eerste exclusieve-OF logische schakeling aan het vierde ingangsstroomvoedingsorgaan van de tweede exclusieve-QF- logische 25 schakeling, hetgeen tot gevolg heeft dat het tweede uitgangsstroomvoedingsorgaan van de tweede exclusieve-OF logische schakeling een volledig optel-leruitgangssignaal opwekt.

5 I \ Li^L2 = a en ^1^1 ^ L2Ij2 < $o’ waarin a een reëel getal groter dan 1 is en Φ een fluxquantumeenheid gelijk aan 2 x 10-1^ Wb is, een in-O stelstroomvoedingsorgaan verbonden met de eerste en tweede in serie verbonden asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, een eerste ingangsstroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch gekoppeld met de eerste en 10 tweede inductantie-elementen van elk van de eerste en tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, zodat een stroom vloeiend door het eerste ingangsstroomvoedingsorgaan elektro-magnetische stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schake-15 ling in dezelfde inrichting als en in de tegenovergestelde richting met betrekking tot de stromen vloeiend door de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling gebaseerd op een instelstroom vloeiend door de instelstroomvoedingsorganen en zodanig dat een stroom vloeiend door de eerste ingangsstroomvoedingsorgaan 20 elektro-magnetisch stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de eerste en tweede inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in de tegenovergestelde inrichting met betrekking tot en in dezelfde richting als de stromen vloeiend door de eerste en tweede inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quan-25 tum-interferometrische schakeling gebaseerd op de instelstroom vloeiend door de instelstroomvoedingsorganen, een tweede ingangsstroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch gekoppeld met de eerste en tweede inductantie-elementen van elk van de eerste en tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, zodat een stroom vloeiend door het tweede ingangs-30 stroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in de tegenovergestelde inrichting met betrekking tot en in dezelfde richting als de stromen vloeiend door de eerste en tweede inductantie-elementen van de eerste 35 asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, gebaseerd op de instelstroom vloeiend door het instelstroomorgaan en dusdanig dat de stroom vloeiend door het tweede ingangsstroomvoedingsorgaan elektro-magnetisch stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de eerste en tweede 800 22 05 -19- 21234/JF/jl inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometri-sche schakeling in dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting met betrekking tot stromen vloeiend door de eerste en tweede inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische 5 schakeling, gebaseerd op de instelstroom vloeiend door het instelstroom-voedingsorgaan en een uitgangsstroomvoedingsorgaan verbonden met één klem van de in serie verbonden eerste en tweede asymmetrische quantum-in' srfe-rometrische schakelingen.

6. Logische schakeling volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een binaire optellerschakeling, welke binaire optel-30 lerschakeling omvat; een meerderheidss-logische schakeling inclusief een eerste asymmetrische quantum-interferometrische schhkeling omvattende een eerste schakeling met een eerste Josephson-overgang met een drerapelstroom Ij ^ en een eerste inductantie-element met een inductantie , in serie verbonden met de eerste Josephson-overgang, en een tweede schakeling met 35 een tweede Josephson-overgang met een drempelstroom 1^, verschillend van de drempelstroom en een tweede inductantie-element met een inductantie Lg in serie verbonden met de tweede Josephson-overgang, welke eerste en tweede schakelingen parallel met elkaar zijn verbonden, waarbij de inrich- Ann ? ? n·? -22- 21284/JF/jl ting dusdanig is, dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen: - a en < ^0* waarïn a een reëel getal groter dan 1 is en Φο een fluxquantumeenheid gelijk aan 2 x 10”^ Ub, een eerste instelstroomvoedingsorgaan, verbonden met de eerste asymmetrische quantum-5 interferometrische schakeling, eerste en tweede ingangsstroomvoedingsor-ganen, elektro-magnetisch gekoppeld met de eerste en tweede induetantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, zodat stromen, vloeiend door de eerste en tweede ingangsstroomvoe-dingsorganen stromen induceren om te vloeien door de eerste en tweede in-10 ductantie-elementen van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting aan stromen, vloeiend door respectievelijk de eerste en tweede inductan-tie-elementen, gebaseerd op een instelstroom vloeiend door het eerste instelstroomvoedingsorgaan, een eerste uitgangsstroomvöedingsorgaan ver-15 bonden met één klem van de eerste asymmetrische quantum-interferometrische' schakeling, een exclusieve-OT logische schakeling inclusief in serie verbonden tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, elk omvattende een derde schakeling met een derde Josephson-overgang met een drempelstroom 1^ en een derde inductantie-element met 20 een inductantie L^, in serie verbonden met de derde Josephson-overgang en een vierde schakeling met een vierde Josephson-overgang met een drempelstroom I ^ verschillend van de drempelstroom 1^ en een vierde inductantie-element met een inductantie L^, in serie verbonden met de vierde Josephson-overgang, welke derde en vierde schakelingen parallel met elkaar 25 zijn verbonden, waarbij de inrichting dusdanig is, dat wordt voldaan aan de volgende vergelijkingen: 1^/1^ \ L^/L^ s a en \ < $0» waarin a een reëel getal groter dan 1 is en Φ een fluxquantumeenheid ge--15 0 lijk aan 2 x 10 Wb, een tweede instelstroomvoedingsorgaan, verbonden met de in serie verbonden tweede en derde asymmetrische quantuminterfero-30 metrische schakelingen, een vierde ingangsstroomvoedingsorgaan, elektromagnetisch gekoppeld met de derde en vierde inductantie-elementen van elk van de tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, zodat een stroom, vloeiend door het vierde ingangsstroomvoedingsorgaan stromen induceert om te vloeien door respectievelijk het derde en vierde 35 inductantie-element van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting aan stromen vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling geba- 800 22 05 -23- 21284/JF/jl seerd op een instelstroom, vloeiend door het tweede instelstroomvoedings-orgaan en dusdanig dat een stroom vloeiend door het vierde ingangsvoe-dingsorgaan stromen induceert om te vloeien in respectievelijke derde en vierde inductantie-elementen van de derde asymmetrische quantum-interfero-' 5 metrische schakeling in de tegenovergestelde richting aan en in dezelfde richting als stromen vloeiend door· de derde en vierde inductantie-eleraen-ten van de erde asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, gebaseerd op de instelstróom, vloeiend door het tweede instelstroomvoedings-orgaan, een vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan, elektromagnetisch gekop-10 peld met de derde en vierde inductantie-elementen van elk van de tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, zodat de stroom vloeiend door het vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan stromen induceert om te vloeien door respectievelijk derde en vierde inductantie-elementen van de tweede asymmetrische quantum-interferometrische schake-15 ling in de tegenovergestelde richting aan en in dezelfde richting als stromen vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van het tweede asymmetrische quantum-interferometrische schakeling, gebaseerd op de instelstroom vloeiend door het tweede instelstroomvoedingsorgaan en zodanig dat de stroom vloeiend door het vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan 20 stromen induceert om te vloeien door respectievelijk de derde en vierde inductantie-elementen van de derde asymmetrische quantum-interferometrische schakeling in dezelfde richting als en in de tegenovergestelde richting aan stromen vloeiend door de derde en vierde inductantie-elementen van de derde asymmetrische· quantum-interferometrische schakeling, geba-25 seerd op de instelstroom vloeiend door het tweede instelstroomvoedingsorgaan, en een tweede uitgangsstroomvoedingsorgaan, verbonden met één klem van de in serie verbonden tweede en derde asymmetrische quantum-interferometrische schakelingen, welke eerste uitgangsstroomvoedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling een logisch overdrachtuitgangssignaal op-30 wekt in responsie op de toevoer van een eerste logisch ingangssignaal aan het eerste ingangsstroomvoedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling en het vierde ingangsstroomvoedingsorgaan van de exclusieve-OF logische schakeling en toevoer van een tweede ingangssignaal aan het tweede ingangsstroomvoedingsorgaan van de meerderheids-logische schakeling 35 en het vijfde ingangsstroomvoedingsorgaan van de exclusieve-OF logische schakeling, hetgeen tot gevolg heeft dat het tweede uitgangsstroomvoedingsorgaan van de exclusieve-OF logische schakeling een half-opteller logisch uitgangssignaal opwekt. 800 2 2 05 ********