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新しい集積化法による高速・高密度磁束量子回路のニューロ演算への応用

使用新的集成方法将高速、高密度磁通量量子电路应用于神经计算

基本信息

批准号：
17760270
负责人：
小野美武
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

磁束量子回路の新しい集積化手法と微細化による高臨界電流密度Nb/AlOx/Nbジョセフソン接合を利用した、高速・高密度磁束量子回路のニューロ演算回路への応用を目指して研究を行った。本年度は、集積化プロセスの基礎実験とストカスティックニューロ演算システムの設計を実施した。集積化プロセスでは、0.8〜1μm角程度のジョセフソン接合の集積化を目的として、i-線ステッパの使用を前提にした集積プロセスの開発に取り組んだが、ドライエッチング時の接合特性の劣化が大きく、集積回路に利用可能な微細接合が得ることが困難であった。そこで、ニューロ回路の試作では超電導工学研究所の標準プロセスを利用した集積回路の試作も行った。同試作チップを用いたストカスティックニューロ演算システムの設計において、前年度から提案を行ってきた膜電位の生成に用いる新規のアップダウンカウンタの実験的な動作検証を行った。4ビットのアップダウンカウンタを集積化したチップでは正常な論理動作が確認された。新たなアップダウンカウンタはアップカウントとダウンカウントを独立な回路で行い、値の読み出し時にアップカウンタの値からダウンカウンタの値を減算する方式である。また、磁束量子信号の連続パルス入力に対するジョセフソン平均電圧の測定では、144GHzの入力磁束量子パルスに応答することが観測され高速なカウント動作が可能であることが示された。これによりアップダウンカウンタが律速していたシステム性能の大幅な向上が見込め、ニューロ回路の約18GHzでの動作(接合臨界電流値2.5kA/cm^2と仮定)が見込めることとなった。

New integration method of magnetic beam quantum circuit and miniaturization, high critical current density Nb/AlOx/Nb ジョセフソンThe joint research and development of high-speed and high-density magnetic beam quantum circuits and calculation circuits. This year, the basics of the integrated program are designed and implemented. Integrated polycarbonate, 0.8~1μm angle degree bonding The purpose of the integration is the purpose of the collection, and the use of the i-line is the premise of the integration.スの开発に取り组んだが、ドライエッチング时のDeterioration of joint characteristics It is possible to use large and integrated circuits, and it is difficult to make fine joints. The prototype of the そこで, ニューロ loop is used as the standard プロセスを of the Institute of Superconductivity Engineering. The prototype of the integrated circuit is used. The same prototype was designed with the original design of the original design and the previous year's proposal The generation of the membrane potential of the を行ってきた is proved by the action of the いる新码のアップダウンカウンタの実験. 4ビットのアップダウンカウンタをintegrationしたチップではNormal logical actionがconfirmationされた.新たなアップダウンカウンタはアップカウントとダウンカウントを independent circuit で行い値の読み出し时にアップカウンタの値からダウンカウンタの値をsubtractionするWAYである.また、Magnetic beam quantum signal Continuous 続パルス入力に対するジョセフソンMeasurement of average electric voltage では、144GHz Input magnetic beam quantum パルスに応 Answer することが観measurement されHigh-speed なカウントaction がpossible であることがshow された.これによりアップダウンカウンタが法速していたシステムperformanceの大な上が见込め、ニューロ circuit The operation is about 18GHz (engagement critical current value is 2.5kA/cm^2 and is fixed).