Tsifrovoe upravlenie adiabaticheskim sverkhprovodnikovym sigma-neyronom

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Адиабатические сверхпроводящие нейроны на основе квантовых параметронов позволяют “вычислять” аналоговым образом сигмоидальные функции активации и их производные за один такт с рекордной энергоэффективностью. Но для практического использования таких систем необходимо найти режимы работы, позволяющие провести интеграцию с джозефсоновскими цифровыми схемами, где информация представляется в виде последовательностей пикосекундных униполярных импульсов напряжения. В данной статье мы на основе теоретического рассмотрения определяем условия, при которых возможно импульсное управление адиабатическим сигма-нейроном. Полученные результаты позволили нам разработать дизайн базового блока аппаратной реализации цифро-аналоговых джозефсоновских нейронных сетей.

References

  1. I. I. Soloviev, A. E. Schegolev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, M. Yu. Kupriyanov, M. V. Tereshonok, A. V. Shadrin, V. S. Stolyarov, and A. A. Golubov, J. Appl. Phys. 124(15), 152113 (2018).
  2. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, I. I. Soloviev, M. Yu. Kupriyanov, M. V. Tereshonok, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 13(1), 444 (2022).
  3. M. Schneider, E. Toomey, G. Rowlands, J. Shainline, P. Tschirhart, and K. Segall, Supercond. Sci. Technol. 35(5), 053001 (2022).
  4. T. Yamauchi, H. San, N. Yoshikawa, and O. Chen, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33(5), 1 (2023).
  5. T. Yamauchi, N. Takeuchi, N. Yoshikawa, H. San, and O. Chen, Supercond. Sci. Technol. 37(9), 095027 (2024).
  6. G. Zhu, Y. Kan, R. Zhang, Y. Nakashima, W. Luo, N. Takeuchi, N. Yoshikawa, and O. Chen, Supercond. Sci. Technol. 37(9), 095022 (2024).
  7. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Supercond. Sci. Technol. 28, 015003 (2014).
  8. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 4(1), 1 (2014).
  9. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Phys. Rev. Appl. 4(3), 034007 (2015).
  10. N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa, Sci. Rep. 7(1), 75 (2017).
  11. C. L. Ayala, T. Tanaka, R. Saito, M. Nozoe, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa, IEEE J. Solid-State Circuits 56(4), 1152 (2020).
  12. R. Fu, M. Wang, Y. Kan, O. Chen, N. Yoshikawa, B. Yu, and T.-Yi Ho, IEEE Trans. Comput.-Aided Des. Integr. Circuits Syst. 44(3), 975 (2024).
  13. S. K. Tolpygo, E. B. Golden, C. L. Ayala, L. Schindler, M. A. Johnston, N. Parmar, and N. Yoshikawa, IEEE Trans. Appl. Supercond. 35(5), 1 (2025).
  14. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, and M. V. Tereshonok, Beilstein J. Nanotechnol. 7(1), 1397 (2016).
  15. M. Bastrakova, A. Gorchavkina, A. Schegolev, N. Klenov, I. Soloviev, A. Satanin, and M. Tereshonok, Symmetry 13(9), 1735 (2021).
  16. M. V. Bastrakova, D. S. Pashin, D. A. Rybin, A. E. Schegolev, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, A. A. Gorchavkina, and A. M. Satanin, Beilstein J. Nanotechnol. 13, 653 (2022).
  17. D. S. Pashin, P. V. Pikunov, M. V. Bastrakova, A. E. Schegolev, N. V. Klenov, and I. I. Soloviev, Beilstein J. Nanotechnol. 14, 1116 (2023).
  18. D. S. Pashin, M. V. Bastrakova, D. A. Rybin, I. I. Soloviev, N. V. Klenov, and A. E. Schegolev, Nanomaterials 14(10), 854 (2024).
  19. I. N. Askerzade, Technical Physics 51, 393 (2006).
  20. Th. J. Walls, D. V. Averin, and K. K. Likharev, IEEE Trans. Appl. Supercond. 17(2), 136 (2007).
  21. T. V. Filippov, A. Sahu, M. E. Celik, D. E. Kirichenko, M. Habib, and D. Gupta, IEEE Trans. Appl. Supercond. 31(5), 1 (2021).
  22. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, and M. V. Tereshonok, Supercond. Sci. Technol. 34(1), 015006 (2020).
  23. I. Nagaoka, K. Ishida, M. Tanaka, K. Sano, T. Yamashita, T. Ono, K. Inoue, and A. Fujimaki, IEEE Trans. Appl. Supercond. 31(5), 1 (2021).
  24. D. Vasudevan and G. Michelogiannakis, IEEE Trans. Appl. Supercond. 33(5), 1 (2023).
  25. A. Ozaeta, A. S. Vasenko, F. W. J. Hekking, and F. S. Bergeret, Phys. Rev. B 86(6), 060509 (2012).
  26. T. I. Larkin, V. V. Bol’ginov, V. S. Stolyarov, V. V. Ryazanov, I. V. Vernik, S. K. Tolpygo, and O. A. Mukhanov, Appl. Phys. Lett. 100(22), 222601 (2012).
  27. L. N. Karelina, R. A. Hovhannisyan, I. A. Golovchanskiy, V. I. Chichkov, A. Ben Hamida, V. S. Stolyarov, L. S. Uspenskaya, Sh. A. Erkenov, V. V. Bolginov, and V. V. Ryazanov, J. Appl. Phys. 130(17), 173901 (2021).
  28. V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, and I. Soloviev, Quantum Science and Technology 8(3), 035024 (2023).
  29. А. С. Ионин, Н. С. Шуравин, Л. Н. Карелина, А. Н. Россоленко, М С. Сидельников, С. В. Егоров, В. И. Чичков, М. В. Чичков, М. В. Жданова, ЖЭТФ 164(6), 1008 (2023).
  30. Н. С. Шуравин, Л.Н. Карелина, А. С. Ионин, Ф. А. Разорёнов, М. С. Сидельников, С. В. Егоров, В. В. Больгинов, Письма в ЖЭТФ 120(11), 863 (2024).
  31. M. M. Khapaev, A. Yu. Kidiyarova-Shevchenko, P. Magnelind, and M. Yu. Kupriyanov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 11(1), 1090 (2001).
  32. M. M. Khapaev, M. Yu. Kupriyanov, E. Goldobin, and M. Siegel, Supercond. Sci. Technol. 16(1), 24 (2002).
  33. M. M. Khapaev and M. Yu. Kupriyanov, Supercond. Sci. Technol. 28(5), 055013 (2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).