散逸要素を組み込んだ単一電子素子·単一磁束量子素子での間欠発振

摘要

単一電子トランジスタでは，微小トンネル接合での単一電子トンネリングにより，島電極上の電荷が離散的に変化する．また，超伝導ループとジョセフソン接合からなる超伝導量子干渉デバイスでは，ジョセフソン接合での単一磁束量子遷移により，ループ磁束が離散的に変化する．本報告では，これらの単一量子遷移の離散性を利用するデバイスに散逸要素である抵抗体を組み込むことで，間欠発振素子が実現できることを紹介する．具体的には，単一電子トランジスタの島電極と接地面との間に抵抗を挿入し，クーロン閉塞の閾値を若干上回るバイアス電圧を印加すると，断続的な単一電子トンネリングが生じる．また，超伝導量子干渉デバイスのループに抵抗を挿入し，超伝導臨界電流値を若干上回るバイアス電流を印加すると，断続的な単一磁束量子遷移が生じる．これらの間欠発振現象の数値計算結果を示すと共に，これらの間欠発振素子の双対性および相違点について述べる．また，決定論的に記述できる単一磁束量子間欠発振素子について，その応用に関する数値計算結果，および実験による動作検証結果について述べる．