收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用于可逆计算的超导nSQUID电路研究

李浩  
【摘要】:可逆计算是一种信息守恒的绝热计算,它具有低功耗和高能量效率的特点。可逆计算可以用来实现突破热力学限制(k_BTln2)的逻辑操作,并且它还与量子计算兼容,事实上,量子计算是一种具有叠加态的可逆计算。负电感超导量子干涉仪(nSQUID)是一种专门用来研究可逆计算的关键器件,虽然已有nSQUID电路都是电压驱动的,因为它的偏置电路简单,但是电压驱动型nSQUID电路的时钟频率对电压噪声很敏感,环境的热电压噪声也会使它工作不稳定。针对这一问题,本文全面地研究了电流驱动型nSQUID。在Nb基超导约瑟夫森结和DC-SQUID的实验研究基础上,我们理清了电流驱动型nSQUID的工作原理。选择适当的参数,它的势能可以从单势阱绝热转换到双势阱,这个特点是实现可逆计算的基础。它的工作频率被精确地控制而不受热电压噪声的影响,电路的鲁棒性被认为可以大幅提高。超导电路仿真软件(WRspice)被用来仿真电流驱动型nSQUID。一套四层Nb膜的超导电路制备工艺被开发出来制备电流驱动型nSQUID电路。成功制备的芯片在稀释制冷机上进行了测试,实验结果与仿真预测相吻合,芯片通过了功能验证。为了定量评估芯片的能耗,我们提出将电流驱动型nSQUID与超导共面波导谐振腔耦合,利用谐振腔对内部损耗变化极度敏感的特点来获得芯片的能耗数据。耦合电路被成功地制备了出来,并在氦三制冷机中进行了测试。电流驱动型nSQUID的功耗和单比特能耗可以通过测试不同输入功率下耦合电路的S_(21)传输特性曲线来获得,这个原理也在WRspice仿真中得到了确认。实验结果表明,工作在2.2 GHz的电流驱动型nSQUID的单比特能耗约为1.38 zJ/bit,这相比于目前最先进的CMOS逻辑电路有4到5个数量级的优势。研究表明,电流驱动型nSQUID是一种性能优良的超导器件,很有希望作为可逆计算的关键器件实现突破热力学限制的逻辑操作。另外,我们还提出了一种基于电流驱动型nSQUID的超导真随机数产生器。电流驱动型nSQUID在从单势阱变成对称双势阱的过程中,会出现对称破缺现象,电路终态具有随机性。该方案在低温低频实验中得到了初步验证,对实验数据的自相关函数进行了计算。在WRspice中对该真随机数产生器高频下的工作特性进行了仿真分析。仿真结果意味着,如果采用高临界电流密度和临界阻尼的约瑟夫森结,该方案的真随机数产生器可在GHz频率下工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 童慧明;;设计驱动型的品牌与时代[J];杭州(周刊);2018年10期
2 白汉营;;“地基处理”课程项目驱动型教学改革与实践[J];课程教育研究;2017年17期
3 ;《培养探究驱动型学习者——21世纪的大学教育》推介[J];现代教育论丛;2018年05期
4 杨体荣;;培养探究驱动型的学习者:美国高校的新使命[J];嘉应学院学报;2015年10期
5 王伟;王思成;;空间视角下中美大学驱动型创新城区发展比较[J];北京规划建设;2016年04期
6 程景;;驱动型作文写法初探[J];报刊荟萃;2017年07期
7 汪筱千;;问题驱动型到预防回应型环境法的反思[J];神州;2014年14期
8 田红星;;治不胜治的雾霾:问题驱动型到预防回应型环境法的反思[J];江西理工大学学报;2013年02期
9 Cindy Babski;;欧洲工商管理学院 能力驱动战略制胜[J];董事会;2011年05期
10 韩小芳;李召敏;苏敬勤;;企业家驱动型管理创新实施阶段模型的构建与分析[J];科学学与科学技术管理;2011年07期
11 骆北刚;黄军利;;问题驱动型教学模式应用研究——以“中学英语教学法”课程教学为例[J];中国电力教育;2010年24期
12 焦军毅;顾永立;;项目驱动型企业核心能力构成研究[J];中国市场;2008年27期
13 李文;樊重俊;陆澎;;项目驱动型制造企业信息化需求特点分析[J];中国制造业信息化;2008年21期
14 Christian Heilmann;罗小平;;事件驱动型Web应用设计[J];程序员;2007年03期
15 John Mathew;师冬平;;通过人员、流程和技术连接项目驱动型组织[J];项目管理技术;2006年01期
16 汪晓杰;;浅谈市场驱动型服务企业[J];环渤海经济瞭望;2006年04期
17 吴晓匀;问题驱动型教学模式在《管理学基础》课程教学中的运用[J];华南热带农业大学学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 戴尅戎;;从跌倒的预防看需求驱动型转化研究(摘要)[A];中国康复医学会第七次全国康复治疗学术会议主题报告、学术交流论文汇编[C];2010年
2 黎健慧;;虚拟项目驱动型教学法在商务英语口语课程中的应用[A];中国职协2013年度优秀科研成果获奖论文集(上册)[C];2013年
3 汪镭;萧蕴诗;田华;吴启迪;;订单驱动型企业CIMS总体结构及递阶控制体系研究[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
4 申长军;黄翔;张璐瑶;宋祥龙;;光伏驱动型蒸发冷却空调在新农村建设中的应用[A];2014年中国家用电器技术大会论文集[C];2014年
5 叶芳芳;;“新媒体时代”的公众参与何从何去——从番禺垃圾焚烧事件看新媒体驱动型公众参与[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
6 张志平;谢杰;;青少年性犯罪的动机类型与针对性预防措施框架[A];中国犯罪学学会第十七届学术研讨会论文集[C];2008年
7 陈劲;;开放创新条件下的资源投入测度及政策含义[A];首届中国科技政策与管理学术研讨会2005年论文集(上)[C];2005年
8 陈慧慧;;网络外部性市场中的新技术采纳问题研究——基于市场份额演化的角度[A];中国经济规律研究会第24届年会暨“经济体制改革与区域经济发展”理论研讨会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李浩;用于可逆计算的超导nSQUID电路研究[D];清华大学;2017年
2 李召敏;企业家驱动型管理创新过程研究[D];大连理工大学;2011年
3 何华沙;市场驱动型产学研合作理论与实践研究[D];武汉大学;2014年
4 孙秀霞;项目驱动型企业组织柔性和效率的协同演化研究[D];大连理工大学;2016年
5 董任峰;催化型微纳马达的制备与性能[D];华南理工大学;2016年
6 牟世刚;高速螺母驱动型滚珠丝杠副动力学特性研究[D];山东大学;2013年
7 吴丹梅;法治的文化解析[D];黑龙江大学;2003年
8 方欢;Petri网的优化协调控制理论及其应用研究[D];合肥工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈青汉;高中认知驱动型作文思维训练研究[D];广州大学;2018年
2 王增;项目驱动型企业的人力资源管理研究[D];天津大学;2014年
3 宋善韬;核电项目驱动型组织协同管理研究[D];天津大学;2012年
4 成城;市场驱动型组织的建立[D];武汉理工大学;2005年
5 郑轶闻;项目驱动型企业的人力资源管理策略[D];天津大学;2013年
6 陈许蕾;中国设计驱动型家具企业的发展战略与执行[D];南京林业大学;2011年
7 刘小花;农村消费品市场渠道驱动型营销模式研究[D];南昌大学;2007年
8 傅宇阳;经济驱动型旅游城市化演化研究[D];厦门大学;2009年
9 路茵;事件驱动型会计信息系统研究[D];湖南大学;2007年
10 张磊;营销伦理与顾客驱动型企业关系研究[D];天津商业大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陶凤;消费驱动型经济长什么样[N];北京商报;2018年
2 本报记者 陈璐;成本驱动型外商正在离去[N];中国青年报;2012年
3 南平;坚持走市场驱动型创新的路子[N];南京日报;2018年
4 中国工业报记者 孟凡君;从消费驱动型向工业驱动型转变 我国亟待步入数字工业时代[N];中国工业报;2018年
5 刘润生;欧盟出台云计划发展数据驱动型经济[N];光明日报;2016年
6 本报记者 路英;成本高企渠道受困 险资进入危险快车道[N];中国经营报;2016年
7 本报记者 苏洁;做用户驱动型的智能保险[N];中国保险报;2017年
8 本报记者 张娜;以使命驱动型创新应对21世纪重大挑战[N];中国经济时报;2017年
9 记者 赵聪;创建数据驱动型企业 打通未来综合创新之路[N];中国航天报;2017年
10 本报记者 黄淑慧;金元顺安侯斌:寻找盈利驱动型标的[N];中国证券报;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978