Количество джозефсоновских переходов

Фотография D-Wave TwoX «Вашингтон» процессора квантового отжига , установленного и прикрепленного к держателю образца. Этот чип был представлен в 2015 году и включает в себя 128 472 перехода Джозефсона.

Число джозефсоновских переходов — это количество джозефсоновских переходов на сверхпроводящем кристалле интегральной схемы . Джозефсоновские переходы являются активными элементами сверхпроводящих цепей. Число джозефсоновских переходов является мерой сложности схемы или устройства, аналогично количеству транзисторов, используемых в полупроводниковых интегральных схемах.

Примеры схем, использующих джозефсоновские переходы, включают цифровые схемы, основанные на логике SFQ (например, RSFQ , RQL , параметрон адиабатического квантового потока), сверхпроводящие квантовых вычислений схемы , сверхпроводящие аналоговые схемы и т. д.

Интегральные схемы

Перечисленные здесь сверхпроводящие интегральные схемы должны быть изготовлены и протестированы, но не обязательно должны быть коммерчески доступными. Область чипа включает в себя всю площадь чипа.

Ссылка	Описание	перекресток считать	Дата	Создатель	Процесс	Схема [мм²]	Чип [мм²]
^[1]	RSFQ НЕ ворота	13	1987	Московский государственный У.	10 мкм , 5 МА/м ², 2 Нб	1.1	?
CORE1α6 ^[2]	RSFQ Микропроцессор , 8 бит	6,319	2004	НЭК	2 мкм, 25 МА/м ²	10.9	?
СКРАМ2 ^[3]	Микропроцессор RSFQ, 8 бит	8,197	2006	ООО	2 мкм, 25 МА/м ²	15.3	25
CORE1γ ^[4]	Микропроцессор RSFQ, 8 бит	22,302	2007	ИСТЭК	2 мкм, 25 МА/м ²	40.45	64
Ренье ^[5]	RSFQ, 128-кубитный контроля качества процессор	23,360	2010	D-Wave , СВТЦ	250 нм , 2,5 МА/м ², ^[6] 6 НБ	8	32
Везувий	SFQ, 512-кубитный процессор контроля качества	96,000	2012	D-Wave , СВТЦ	250 нм, 2,5 МА/м ², 6 Нб	8	162
^[7]	RSFQ, 16-битный сумматор	12,785	2012	SBU , AIST	1 мкм, 100 МА/м ², 10 Нб	8.5	29.75
^[8]	8192-битный сдвиговый регистр	32,800	2014	СБУ , МИТ-ЛЛ	500 нм, 100 МА/м ², 8 Нб	9	25
Вашингтон (W1K)	SFQ, процессор контроля качества на 2048 кубитов	128,472	2015	D-Wave , Кипарис	250 нм, 2,5 МА/м ², 6 Нб	30.3	136
^[9]	RQL , 2 сдвиговых регистра	72,800	2015	НГК , Массачусетский технологический институт-LL	500 нм, 100 МА/м ², 8 Нб	9	25
^[10]	Сдвиговый регистр 16000 бит	65,000	2017	СБУ, МИТ-ЛЛ	500 нм, 100 МА/м ², 8 Нб	12	25
^[10]	Регистр сдвига 36000 бит	144,000	2017	СБУ, МИТ-ЛЛ	350 нм, 100 МА/м ², 8 Нб	15	25
^[10]	202280-битный сдвиговый регистр	809,150	2017	СБУ, МИТ-ЛЛ	350 нм, 100 МА/м ², 8 Нб	64	100
Пегас П16	SFQ, процессор контроля качества на 5640 кубитов	1,030,000	2020	D-Wave , технология SkyWater	250 нм, 2,5 МА/м ², 6 Нб	70.6	?

В столбце «Производитель» могут быть указаны организации, которые разработали и изготовили чип.

Информация о технологической колонке: минимальная ширина линии, критическая плотность тока джозефсоновского перехода, количество сверхпроводящих слоев и материалы. Преобразование единиц критической плотности тока: 1 МА/м. ² = 1 мкА /мкм ² = 100 А/см ².

Память

Память — это электронное устройство хранения данных , часто используемое в качестве компьютерной памяти , на одной интегральной микросхеме. Перечисленные здесь сверхпроводящие интегральные схемы должны быть изготовлены и протестированы, но не обязательно должны быть коммерчески доступными. Область чипа включает в себя всю площадь чипа.

Ссылка	Описание	перекресток считать	Дата	Создатель	Процесс	Схема [мм²]	Чип [мм²]
^[11]	1024 бит ПЗУ , переходы NbN/MgO/NbN	5,943	1990	Электротехническая лаборатория, Япония	3 мкм, 5,6 МА/м ², 2 Нб + 1 Пб-В	?	17.25
^[12]	4096-битная оперативная память	23,488	2005	ИСТЭК	1 мкм, 100 МА/м ², 10 Нб	5.5	?

Ссылки

^ Кошелец В, Лихарев К, Мигулин В, Муханов О, Овсянников Г, Семенов В, Серпученко И, Выставкин А (1987). «Экспериментальная реализация резистивной однопоточной квантовой логической схемы». IEEE Транс. Магн . 23 (2): 755–758. Бибкод : 1987ITM....23..755K . дои : 10.1109/TMAG.1987.1064953 .
^ Танака М, Кондо Т, Накадзима Н, Кавамото Т, Яманаси Ю, Камия Ю, Акимото А, Фудзимаки А, Хаякава Х, Ёсикава Н, Тераи Х, Хашимото Ю, Ёрозу С (2005). «Демонстрация однопотокового квантового микропроцессора с использованием пассивных линий передачи» . IEEE Транс. Прил. Суперконд . 15 (2): 400–404. Бибкод : 2005ИТС...15..400Т . дои : 10.1109/TASC.2005.849860 . hdl : 10131/899 . S2CID 21115527 .
^ Нобумори И., Нисигай Т., Накамия К., Ёсикава Н., Фудзимаки А., Тераи Х., Ёродзу С. (2007). «Проектирование и реализация полностью асинхронного микропроцессора SFQ: SCRAM2». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 17 (2): 478–481. Бибкод : 2007ITS...17..478N . дои : 10.1109/TASC.2007.898658 . hdl : 10131/4241 . S2CID 42842976 .
^ Танака М., Яманаси Ю., Ирие Н., Пак Х.Дж., Ивасаки С., Такаги К., Такетоми К., Фудзимаки А., Ёсикава Н., Тераи Х., Ёрозу С. (2007). «Проектирование и реализация конвейерного 8-битного последовательного одноквантового микропроцессора с кэш-памятью». Суперконд. наук. Технол . 20 (11): С305–С309. Бибкод : 2007SuScT..20S.305T . дои : 10.1088/0953-2048/20/11/S01 . S2CID 121079166 .
^ Джонсон М.В., Буник П., Майбаум Ф., Толкачева Е., Беркли А.Дж., Чаппл Э.М., Харрис Р., Йоханссон Дж., Лантинг Т., Перминов И., Ладизинский Е., О Т., Роуз Г. (2010). «Масштабируемая система управления сверхпроводящим адиабатическим процессором квантовой оптимизации». Суперконд. наук. Технол . 23 (6): 065004. arXiv : 0907.3757 . Бибкод : 2010SuScT..23f5004J . дои : 10.1088/0953-2048/23/6/065004 . S2CID 16656122 .
^ Буник П.И., Хоскинсон Э.М., Джонсон М.В., Толкачева Е., Альтомаре Ф., Беркли А.Дж., Харрис Р., Хилтон Дж.П., Лантинг Т., Пшибыш А.Дж., Уиттакер Дж. (2014). «Архитектурные соображения при проектировании сверхпроводящего процессора квантового отжига». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 24 (4): 1700110. arXiv : 1401.5504 . Бибкод : 2014ITAS...2418294B . дои : 10.1109/TASC.2014.2318294 . S2CID 44902153 .
^ Дороевец М., Аяла К.Л., Ёсикава Н., Фудзимаки А. (2010). «16-битный сумматор RSFQ с разреженным деревом с волновым конвейером». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 23 (3): 1700605. doi : 10.1109/TASC.2012.2233846 . S2CID 24955156 .
^ Семенов В.К., Поляков Ю.А., Толпыго С.К. (2015). «Новые цифровые схемы SFQ с питанием от переменного тока». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 25 (3): 1–7. arXiv : 1412.6552 . Бибкод : 2015ITAS...2582665S . дои : 10.1109/TASC.2014.2382665 . S2CID 29766710 .
^ Герр К.П., Осборн Дж., Стаутимор М.Дж.А., Хирн Х., Селиг Р., Фогель Дж., Мин Е., Таланов В.В., Герр А.Ю. (2015). «Воспроизводимая операционная рентабельность цифрового сверхпроводящего чипа на 72 800 устройств». Суперконд. наук. Технол . 28 (12): 124003. arXiv : 1510.01220 . Бибкод : 2015SuScT..28l4003H . дои : 10.1088/0953-2048/28/12/124003 . S2CID 10139340 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Семенов В.К., Поляков Ю.А., Толпыго СК (2017). «Сдвиговые регистры со смещением переменного тока как эталонные схемы производственного процесса и инструмент диагностики улавливания потока». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 27 (4): 1301409. arXiv : 1701.03837 . Бибкод : 2017ITAS...2769585S . дои : 10.1109/TASC.2017.2669585 . S2CID 5883687 .
^ Аояги М., Накагава Х., Куросава И., Такада С. (1991). «Технология изготовления Джозефсоновских БИС с использованием туннельных переходов NbN/MgO/NbN». IEEE Транс. Магн . 27 (2): 3180–3183. Бибкод : 1991ITM....27.3180A . дои : 10.1109/20.133887 .
^ Нагасава С., Сато Т., Хиноде К., Китагава Ю., Хидака М. (2007). «Оценка выхода процесса многослойного изготовления Nb 10 кА / см² с использованием обычных сверхпроводящих ОЗУ». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 17 (2): 177–180. Бибкод : 2007ITAS...17..177N . дои : 10.1109/TASC.2007.898050 . S2CID 44057953 .

[1] Кошелец В, Лихарев К, Мигулин В, Муханов О, Овсянников Г, Семенов В, Серпученко И, Выставкин А (1987). «Экспериментальная реализация резистивной однопоточной квантовой логической схемы». IEEE Транс. Магн . 23 (2): 755–758. Бибкод : 1987ITM....23..755K . дои : 10.1109/TMAG.1987.1064953 .

[2] Танака М, Кондо Т, Накадзима Н, Кавамото Т, Яманаси Ю, Камия Ю, Акимото А, Фудзимаки А, Хаякава Х, Ёсикава Н, Тераи Х, Хашимото Ю, Ёрозу С (2005). «Демонстрация однопотокового квантового микропроцессора с использованием пассивных линий передачи» . IEEE Транс. Прил. Суперконд . 15 (2): 400–404. Бибкод : 2005ИТС...15..400Т . дои : 10.1109/TASC.2005.849860 . hdl : 10131/899 . S2CID 21115527 .

[3] Нобумори И., Нисигай Т., Накамия К., Ёсикава Н., Фудзимаки А., Тераи Х., Ёродзу С. (2007). «Проектирование и реализация полностью асинхронного микропроцессора SFQ: SCRAM2». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 17 (2): 478–481. Бибкод : 2007ITS...17..478N . дои : 10.1109/TASC.2007.898658 . hdl : 10131/4241 . S2CID 42842976 .

[4] Танака М., Яманаси Ю., Ирие Н., Пак Х.Дж., Ивасаки С., Такаги К., Такетоми К., Фудзимаки А., Ёсикава Н., Тераи Х., Ёрозу С. (2007). «Проектирование и реализация конвейерного 8-битного последовательного одноквантового микропроцессора с кэш-памятью». Суперконд. наук. Технол . 20 (11): С305–С309. Бибкод : 2007SuScT..20S.305T . дои : 10.1088/0953-2048/20/11/S01 . S2CID 121079166 .

[5] Джонсон М.В., Буник П., Майбаум Ф., Толкачева Е., Беркли А.Дж., Чаппл Э.М., Харрис Р., Йоханссон Дж., Лантинг Т., Перминов И., Ладизинский Е., О Т., Роуз Г. (2010). «Масштабируемая система управления сверхпроводящим адиабатическим процессором квантовой оптимизации». Суперконд. наук. Технол . 23 (6): 065004. arXiv : 0907.3757 . Бибкод : 2010SuScT..23f5004J . дои : 10.1088/0953-2048/23/6/065004 . S2CID 16656122 .

[6] Буник П.И., Хоскинсон Э.М., Джонсон М.В., Толкачева Е., Альтомаре Ф., Беркли А.Дж., Харрис Р., Хилтон Дж.П., Лантинг Т., Пшибыш А.Дж., Уиттакер Дж. (2014). «Архитектурные соображения при проектировании сверхпроводящего процессора квантового отжига». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 24 (4): 1700110. arXiv : 1401.5504 . Бибкод : 2014ITAS...2418294B . дои : 10.1109/TASC.2014.2318294 . S2CID 44902153 .

[7] Дороевец М., Аяла К.Л., Ёсикава Н., Фудзимаки А. (2010). «16-битный сумматор RSFQ с разреженным деревом с волновым конвейером». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 23 (3): 1700605. doi : 10.1109/TASC.2012.2233846 . S2CID 24955156 .

[8] Семенов В.К., Поляков Ю.А., Толпыго С.К. (2015). «Новые цифровые схемы SFQ с питанием от переменного тока». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 25 (3): 1–7. arXiv : 1412.6552 . Бибкод : 2015ITAS...2582665S . дои : 10.1109/TASC.2014.2382665 . S2CID 29766710 .

[9] Герр К.П., Осборн Дж., Стаутимор М.Дж.А., Хирн Х., Селиг Р., Фогель Дж., Мин Е., Таланов В.В., Герр А.Ю. (2015). «Воспроизводимая операционная рентабельность цифрового сверхпроводящего чипа на 72 800 устройств». Суперконд. наук. Технол . 28 (12): 124003. arXiv : 1510.01220 . Бибкод : 2015SuScT..28l4003H . дои : 10.1088/0953-2048/28/12/124003 . S2CID 10139340 .

[:0-10] Перейти обратно: ^а ^б ^с Семенов В.К., Поляков Ю.А., Толпыго СК (2017). «Сдвиговые регистры со смещением переменного тока как эталонные схемы производственного процесса и инструмент диагностики улавливания потока». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 27 (4): 1301409. arXiv : 1701.03837 . Бибкод : 2017ITAS...2769585S . дои : 10.1109/TASC.2017.2669585 . S2CID 5883687 .

[11] Аояги М., Накагава Х., Куросава И., Такада С. (1991). «Технология изготовления Джозефсоновских БИС с использованием туннельных переходов NbN/MgO/NbN». IEEE Транс. Магн . 27 (2): 3180–3183. Бибкод : 1991ITM....27.3180A . дои : 10.1109/20.133887 .

[12] Нагасава С., Сато Т., Хиноде К., Китагава Ю., Хидака М. (2007). «Оценка выхода процесса многослойного изготовления Nb 10 кА / см² с использованием обычных сверхпроводящих ОЗУ». IEEE Транс. Прил. Суперконд . 17 (2): 177–180. Бибкод : 2007ITAS...17..177N . дои : 10.1109/TASC.2007.898050 . S2CID 44057953 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]