基本介紹
- 中文名:快速單通量量子
- 外文名:rapid single flux quantum
- 簡稱:RSFQ
- 別稱:快單磁通量子
簡介,優點,缺點,套用,
簡介
快速單通量量子(RSFQ)是一種使用超導設備的數字產品,也稱約瑟夫森結,用來處理數位訊號。在RSFQ邏輯中,信息以磁通量量子的形式存儲,並以單通量量子(Single Flux Quantum,SFQ)電壓脈衝的形式傳遞。RSFQ是超導或SFQ邏輯的一個家族,其他家族包括Reciprocal Quantum Logic (RQL)、ERSFQ——不使用偏置電阻等組件的節能RSFQ版本。約瑟夫效應是RSFQ電子的有源組件,就像電晶體是半導體電子中的有源組件一樣。RSFQ是一種經典數學而非量子計算機技術。
RSFQ與一般計算機使用的CMOS電晶體技術有很大差異:
(4)在1ps的SFQ脈衝情況下,電路計時可能達到100 GHz頻率(每10皮秒一次脈衝)。
優點
(2)極快工作頻率:從幾十千兆赫到高達數百千兆赫;
(4)現有晶片製造技術可適用於製造RSFQ電路;
(5)良好的製造變化耐受性;
(6)RSFQ電路本質上是自我計時,這使異步設計更實用。
缺點
(1)需要低溫冷卻。傳統上這已通過低溫液體實現,諸如液氮和液氦。最近來說,如脈管制冷機等封閉式循環制冷機已納入考慮,它們能避免使用昂貴且需要定期再填充的低溫液體。低溫冷卻還有一個優點是降低了工作環境的熱噪聲;
(2)通過使用高溫超導體,冷卻的要求可得到放寬。但迄今為止,使用高溫超導體僅實現了非常低複雜度的RFSQ電路。據信基於SFQ的數位技術在溫度高於20 K - 25 K時變得不切實際,參數
因溫度T的增加導致的減小會導致誤碼率(熱誘髮結切換)呈指數增長 ,其中
是約瑟夫森能量;
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(3)靜態功耗通常比執行邏輯操作所需的動態功耗大10-100倍,這是其一個缺點。不過,在ERSFQ版本的RSFQ中,通過使用超導電感器和約瑟夫森結而非偏置電阻(靜態功耗來源)則完全消除了靜態功耗;
(4)由於RSFQ是一種顛覆性技術,專門的教育程度和商業軟體仍有待開發。
套用
(1)光通信或其他高速網路交換設備
(2)數位訊號處理,達到X波段及以上的信號;
(3)超高速路由器;
(4)軟體無線電(SDR);
(5)高速類比數字轉換器;
(6)高性能低溫計算機;
(7)超導量子比特和量子電路的控制電路。