超伝導光演算デバイスの開発

これまで、ジョセフソン磁束量子フロートランジスタ(JVFT)にフェムト秒レーザーパルスを照射し、その光応答から高速演算素子としての可能性を検討してきた。前年度にはJVFTの応答速度速度を検証し、JFVTの応答時間が5ps以下であることを示した。今年度は、さらにレーザーパルス照射時における精密な電流一電圧特性の測定、ジョセフソン接合からのテラヘルツ放射を計測を行い、さらにジョセフソン電流をナノブリッジに変えて同様のパルス照射実験を行った。精密なI-V測定を行った結果、光照射下ではI-V曲線にはFiske stepに似た電流ステップが観測された。これらは交流ジョセフソン効果と光照射によって生成された磁束が高速にチャンネルをフローする際に共振することにより発生したと考えられる。このように、光照射による磁束のダイナミクスを制御可能であることを示した。これと同時に、光照射されたジョセフソン接合からのテラヘルツパルス電磁波の発生・検出を行い、これに成功した。得られた波形から、光照射時の電流変化時間を見積もり、これまでの光電圧計測の結果と一致することが確認できた。また、100nm程度のブリッジ幅を持つナノブリッジの光応答計測にも着手し、パルスレーザー照射による出力電圧の発生も確認できている。このような取り組みにより、超伝導体の長短パルス光に対する応答を包括的に理解する礎を築くことが出来たと考える。

これまで、ジョセフソン磁束量子フロートランジスタ(JVFT)にフェムト秒レーザーパルスを照射し、その光応答から高速演算素子としての可能性を検討してきた。前年度にはJVFTの応答速度速度を検証し、JFVTの応答時間が5ps以下であることを示した。今年度は、さらにレーザーパルス照射時における精密な電流一電圧特性の測定、ジョセフソン接合からのテラヘルツ放射を計測を行い、さらにジョセフソン電流をナノブリッジに変えて同様のパルス照射実験を行った。精密なI-V測定を行った結果、光照射下ではI-V曲線にはFiske stepに似た電流ステップが観測された。これらは交流ジョセフソン効果と光照射によって生成された磁束が高速にチャンネルをフローする際に共振することにより発生したと考えられる。このように、光照射による磁束のダイナミクスを制御可能であることを示した。これと同時に、光照射されたジョセフソン接合からのテラヘルツパルス電磁波の発生・検出を行い、これに成功した。得られた波形から、光照射時の電流変化時間を見積もり、これまでの光電圧計測の結果と一致することが確認できた。また、100nm程度のブリッジ幅を持つナノブリッジの光応答計測にも着手し、パルスレーザー照射による出力電圧の発生も確認できている。このような取り組みにより、超伝導体の長短パルス光に対する応答を包括的に理解する礎を築くことが出来たと考える。