Was ist supraleitende
Digitalelektronik?
Die Existenz eines magnetischen
Flussquants in einer supraleitenden Leiterschleife wurde 1950 erstmals
von Fritz London vorhergesagt. Im Jahre 1961 gelang Doll und
Näbauer an der TU München und etwa zeitgleich Deaver und
Fairbanks an der Stanford Universität der experimentelle Nachweis
dieser Theorie. Sie konnten eine Quantisierung des magnetischen Flusses
in einem Ring aus supraleitenden Blei messen. Kurz darauf begann 1962
mit der Vorhersage des Josephson-Effektes eine neue Epoche in der
Geschichte der Supraleitung. Der Josephson-Kontakt als aktives
Bauelement versprach bezüglich Geschwindigkeit und
Energieverbrauch ungeahnte Möglichkeiten für eine neue
supraleitende Schaltungstechnik. Seine Entdeckung ist vergleichbar mit
der Entdeckung des Transistors. Alle Versuche zur Nutzung dieses
Effektes beschränkten sich zu Beginn auf eine Art Kopie der
Spannungslogik (engl. latching logic), wobei man den Josephson-Kontakt
als direkten Ersatz für den Transistor betrachtete. Im Jahre 1985
präsentierte eine Gruppe von Wissenschaftlern der Staatlichen
Universität Moskau einen Vorschlag für eine neue digitale
supraleitende Schaltungsfamilie, die es erstmalig möglich machte,
das volle Potential der enorm hohen Schaltgeschwindigkeit auszunutzen.
Sie wird als supraleitende Einzelflussquantenelektronik (engl. Rapid
Single Flux Quantum, RSFQ) Technik bezeichnet. Sie beinhalte die
Eigenschaften der Quantisierung des magnetischen Flusses und ist
dadurch intrinsisch digital. Der magnetische Fluss in den
supraleitenden Schleifen kann nur ganzzahlige Vielfache des
magnetischen Flussquants annehmen und wird zur Darstellung der
Information verwendet. Da als Träger der Informations für ein
Bit lediglich ein Flussquant verwendet wird, ist der mit einem
Schaltvorgang verbundene Energieumsatz extrem gering und gerade hier
liegt heute das Potential dieser Logikfamilie. Im Vergleich ist eine
supraleitende Digitalschaltung etwa 10 mal schneller und benötig
dabei nur 1/10000 des Energiebedarfs einer vergleichbaren CMOS
Schaltung.
Entwurf supraleitender Digitalelektronik:
RSFQ design group
Ilmenau
ISO zertifizierte Herstellungsstätte für supraleitende
Elektronik:
Jena Superconductive
Electronics Foundry
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