(57)【要約】      （修正有）【課題】特にマイクロ波領域を含む領域において超伝導量子干渉素子の出力電力を増幅することにより、低雑音かつ高電力利得を実現する微小信号増幅回路を提供する。【解決手段】超伝導磁束量子素子の出力パルス列を超伝導回路で増幅、複製可能であることを利用して、パルス増幅回路を一乃至複数備え、直列に構成し、又は分岐回路をへて生成された複数のパルス列を増幅後、合成回路で合成し出力する並列構成で、超伝導量子干渉素子の出力を増幅する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号増幅回路において、
増幅対象となる信号が入力される超伝導量子干渉素子と、
前記超伝導量子干渉素子が出力するパルスの電力を増幅して出力する増幅回路と
を備えることを特徴とする信号増幅回路。
【請求項２】
請求項１に記載の信号増幅回路において、前記増幅回路の少なくとも一部として、入力されたパルス列の大きさを増幅する回路であるパルス増幅回路を一乃至複数備えることを特徴とする信号増幅回路。
【請求項３】
請求項２に記載の信号増幅回路において、
前記増幅回路は複数の前記パルス増幅回路を備え、
前記複数のパルス増幅回路の少なくとも一部は互いに直列に接続されてなる
事を特徴とする信号増幅回路。
【請求項４】
請求項３に記載の信号増幅回路において、
前記直列に接続された複数のパルス増幅回路はそれぞれジョセフソン接合を有し、
前記直列に接続された複数のパルス増幅回路の一のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流は、当該パルス増幅回路の前段に直列に接続された他のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流よりも大きいことを特徴とする信号増幅回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の信号増幅回路において、前記増幅回路の少なくとも一部として、入力されたパルス列と同じパルス列を複数出力する分岐回路と、前記分岐回路が出力した複数のパルス列を合成して出力する合成回路とを備えることを特徴とする信号増幅回路。
【請求項６】
請求項５に記載の信号増幅回路において、前記分岐回路の出力の少なくともひとつと前記合成回路との間の接続をオンオフするスイッチを更に備えることを特徴とする信号増幅回路。
【請求項７】
請求項５及び６のいずれかに記載の信号増幅回路において、前記分岐回路は、一の前記パルス増幅回路と、当該一のパルス増幅回路の出力に並列に接続された複数の前記パルス増幅回路とを備えることを特徴とする信号増幅回路。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の信号増幅回路において、
前記パルス増幅回路は互いに直列に順序同じに接続された第１、２、３及び４のインダクタを備え、
前記第１及び第２のインダクタの間のノードは第１のジョセフソン接合と接続され、
前記第３及び第４のインダクタの間のノードは第２のジョセフソン結合と接続され、
前記第２及び第３のインダクタの間のノードは電流源と接続されてなる
ことを特徴とする信号増幅回路。
【請求項９】
信号を増幅する方法において、
増幅対象となる信号を超伝導量子干渉素子に入力する段階と、
前記超伝導量子干渉素子の出力を増幅回路に入力してパルスの電力を増幅する増幅段階と
を含むことを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の信号増幅方法において、前記増幅段階の少なくとも一部として、入力されたパルス列の大きさをパルス増幅回路にて増幅する段階を含むことを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の信号増幅方法において、互いに直列に接続された複数の前記パルス増幅回路にてパルス列の大きさを漸次増幅することを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の信号増幅方法において、
前記直列に接続された複数のパルス増幅回路はそれぞれジョセフソン接合を有し、
前記直列に接続された複数のパルス増幅回路の一のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流は、当該パルス増幅回路の前段に直列に接続された他のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流よりも大きいことを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかに記載の信号増幅方法において、前記増幅段階の少なくとも一部として、入力されたパルス列と同じパルス列を分岐回路にて複数生成する分岐段階と、前記分岐段階にて生成された複数のパルス列を合成回路にて合成して出力する合成段階とを含むことを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の信号増幅方法において、前記分岐回路の出力の少なくともひとつと前記合成回路との間に設けたスイッチにより、前記分岐回路から前記合成回路への入力の少なくとも一部の接続を制御する段階を含むことを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１５】
請求項１３及び１４のいずれかに記載の信号増幅方法において、前記分岐回路は、一の前記パルス増幅回路と、当該一のパルス増幅回路の出力に並列に接続された複数の前記パルス増幅回路とを備えることを特徴とする信号増幅方法。
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれかに記載の信号増幅方法において、
前記パルス増幅回路は互いに直列に順序同じに接続された第１、２、３及び４のインダクタを備え、
前記第１及び第２のインダクタの間のノードは第１のジョセフソン接合と接続され、
前記第３及び第４のインダクタの間のノードは第２のジョセフソン結合と接続され、
前記第２及び第３のインダクタの間のノードは電流源と接続されてなる
ことを特徴とする信号増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気信号の増幅技術に関し、特に超伝導素子を用いた微小信号の増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１に記されているように、超伝導量子干渉素子は超伝導ジョセフソン接合を利用した素子であり、直流からマイクロ波帯に及ぶ広い周波数範囲で低雑音な増幅素子として用いられている。基本的には超伝導量子干渉素子は磁場を電圧に変換する素子であるが、素子中に磁場を作るようなコイルを形成することにより、電流を電圧に変換する増幅器として使用することができる。
【０００３】
増幅器として使用する場合、超伝導量子干渉素子は入力した電流に比例した電圧を増幅するアナログ的な素子として通常は利用されている。しかしながら、非常に短い時間スケールで観測すると、超伝導量子干渉素子は入力された磁場に比例する個数の電圧パルス列を出力している。従来の読み出し方式ではそのパルス列をそのまま取り出さずに積分した電圧を読み出している。
【０００４】
本発明に関連する技術が記載された文献として非特許文献２を挙げる。非特許文献２は、超伝導ジョセフソン接合を利用して、超伝導量子干渉素子の出力電圧パルス列の複製や個々のパルスの電力増幅といった操作を行う回路について言及している。
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｌａｒｋｅ  ａｎｄ  Ａ．Ｂｒａｇｉｎｓｋｉ編「Ｔｈｅ  ＳＱＵＩＤ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」Ｗｉｌｅｙ−Ｖｃｈ、２００４年
【非特許文献２】ＲＳＦＱ  Ｌｏｇｉｃ／Ｍｅｍｏｒｙ  Ｆａｍｉｌｙ，  Ｋ．Ｋ．Ｌｉｋｈａｒｅｖ  ａｎｄ  Ｖ．Ｋ．Ｓｅｍｅｎｏｖ  （ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｖｏｌ１．  ｐｐ．  ３−２８，  １９９１年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超伝導量子干渉素子は非常に低雑音で、微小な電気信号を増幅するのに適した素子ではあるものの、取り出せる出力電力は１μＷ以下と非常に小さい（非特許文献１）。これは出力電圧が２ｍＶ程度に限られること、実用的に流すことのできる電流が１００μＡ程度までであることによる。この問題は、超伝導量子干渉素子のアレイ化（非特許文１）等の手法が取りづらいマイクロ波領域では特に重大である。
【０００７】
本発明ではこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、特にマイクロ波領域を含む領域において超伝導量子干渉素子の出力電力を増幅することにより、低雑音かつ高電力利得を実現する微小信号増幅回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明は、超伝導磁束量子素子の出力パルス列を超伝導回路で増幅、複製可能であることを利用して、超伝導量子干渉素子の出力を増幅する。
【０００９】
すなわち、本発明は、その一態様として、信号増幅回路において、増幅対象となる信号が入力される超伝導量子干渉素子と、超伝導量子干渉素子が出力するパルスの電力を増幅して出力する増幅回路とを備えることを特徴とする信号増幅回路を提供する。
【００１０】
増幅回路の少なくとも一部として、入力されたパルス列の大きさを増幅する回路であるパルス増幅回路を一乃至複数備えることが考えられる。例えば、超伝導量子干渉素子とパルス増幅回路ひとつからなる信号増幅回路でもよい。また、増幅回路は複数のパルス増幅回路を備える場合、複数のパルス増幅回路の少なくとも一部が互いに直列に接続されてなることとしてもよい。複数のパルス増幅回路を直列に接続することにより、単独で用いた場合と比較してより大きな増幅率を得ることが出来る。
【００１１】
直列に接続された複数のパルス増幅回路がそれぞれジョセフソン接合を有する場合は、直列に接続された複数のパルス増幅回路の一のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流は、当該パルス増幅回路の前段に直列に接続された他のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流よりも大きいこととすれば、前段のパルス増幅回路で大きくしたパルス列を後段のパルス増幅回路にて更に大きくすることが出来る。
【００１２】
増幅回路の少なくとも一部として、入力されたパルス列と同じパルス列を複数出力する分岐回路と、分岐回路が出力した複数のパルス列を合成して出力する合成回路とを備えることとしてもよい。すなわち、増幅回路として、パルス増幅回路の代わりに、または、パルス増幅回路と共に、分岐回路と合成回路とを備えることとしてもよい。この場合、分岐回路の出力の少なくともひとつと合成回路との間の接続をオンオフするスイッチを更に備えることとすれば、スイッチのオンオフを制御することによって、合成回路にて合成されるパルス列の数を制御することが可能となり、信号増幅回路の電力増幅率を可変とすることが出来る。
【００１３】
分岐回路は、例えば、一のパルス増幅回路と、当該一のパルス増幅回路の出力に並列に接続された複数のパルス増幅回路から構成することが出来る。
【００１４】
パルス増幅回路の構成例としては、互いに直列に順序同じに接続された第１、２、３及び４のインダクタを備え、第１及び第２のインダクタの間のノードは第１のジョセフソン接合と接続され、第３及び第４のインダクタの間のノードは第２のジョセフソン結合と接続され、第２及び第３のインダクタの間のノードは電流源と接続されてなることが考えられる。
【００１５】
また、本発明は他の態様として、信号を増幅する方法において、増幅対象となる信号を超伝導量子干渉素子に入力する段階と、超伝導量子干渉素子の出力を増幅回路に入力してパルスの電力を増幅する増幅段階とを含むことを特徴とする信号増幅方法を提供する。
【００１６】
この信号増幅方法において、増幅段階の少なくとも一部として、入力されたパルス列の大きさをパルス増幅回路にて増幅する段階を含むことが考えられる。その場合、互いに直列に接続された複数のパルス増幅回路にてパルス列の大きさを漸次増幅することとしてもよい。こうすれば、複数のパルス増幅回路を直列に接続することにより、単独で用いた場合と比較してより大きな増幅率を得ることが出来る。また、直列に接続された複数のパルス増幅回路はそれぞれジョセフソン接合を有し、直列に接続された複数のパルス増幅回路の一のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流は、当該パルス増幅回路の前段に直列に接続された他のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流よりも大きいこととすれば、前段のパルス増幅回路で大きくしたパルス列を後段のパルス増幅回路にて更に大きくすることが出来る。
【００１７】
上述の信号増幅方法において、増幅段階の少なくとも一部として、入力されたパルス列と同じパルス列を分岐回路にて複数生成する分岐段階と、分岐段階にて生成された複数のパルス列を合成回路にて合成して出力する合成段階とを含むこととしてもよい。この場合、分岐回路の出力の少なくともひとつと合成回路との間に設けたスイッチにより、分岐回路から合成回路への入力の少なくとも一部の接続を制御する段階を含むこととすれば、スイッチのオンオフを制御することによって、合成回路にて合成されるパルス列の数を制御することが可能となり、信号増幅回路の電力増幅率を可変とすることが出来る。
【００１８】
分岐回路は、一のパルス増幅回路と、当該一のパルス増幅回路の出力に並列に接続された複数のパルス増幅回路から構成することが出来る。
【００１９】
パルス増幅回路は例えば、互いに直列に順序同じに接続された第１、２、３及び４のインダクタを備え、第１及び第２のインダクタの間のノードは第１のジョセフソン接合と接続され、第３及び第４のインダクタの間のノードは第２のジョセフソン結合と接続され、第２及び第３のインダクタの間のノードは電流源と接続されてなることが考えられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第一の効果として、超伝導量子干渉素子の出力電力を増大することができる。その結果として、超伝導量子干渉素子を利用した信号増幅回路の電力利得を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態である微小信号増幅回路１について説明する。図１を参照すると、微小信号増幅回路１は、超伝導量子干渉素子２、電流源３、増幅回路４からなる。
【００２２】
超伝導量子干渉素子２は図２に示すような回路である。２つのジョセフソン接合２１及び２２をインダクタンスＬを有する超伝導ループ（以下単にループと記す）で短絡する。ループの中点にタップを設け、そこから臨界電流Ｉｃに近いバイアス電流Ｉｂｉａｓでループをバイアスする。この状態でループを貫く磁束Φに依存した数のパルス列が出力される。ループに近接してコイル２３を設け、そこに流す電流Ｉｉｎを変化させると、Ｉｉｎに従ってループを貫く磁束が変化し、それに伴って出力されるパルス列の数も変化する。  そのパルス列を時間で積分して取り出すと、入力電流Ｉｉｎに従って出力電圧Ｖがアナログ的に変化するように見える。これが超伝導量子干渉素子の増幅原理である。
【００２３】
増幅回路４は、超伝導量子干渉素子の出力パルスを時間積分せずに、超伝導量子干渉素子２の出力をパルスのままディジタル増幅回路で増幅することにより、超伝導量子干渉素子単体の場合と比較して大きな増幅作用を持たせる回路である。増幅回路４の構成は大別すると（１）超伝導量子干渉素子２が出力するパルス列のパルスの数や間隔を変更することなく、個々のパルスの大きさだけを増幅する回路、（２）超伝導量子干渉素子２が出力するパルス列のパルスの複製を複数生成した後、これら複製を合成することにより、全体として増幅作用を得る回路、（３）（１）と（２）を組み合わせた回路の３つがある。
【００２４】
（１）パルスの大きさを増幅するもの
この種の微小信号増幅回路１１について図３を参照して説明する。超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）２の出力パルスは、増幅回路４に該当する増幅回路４１にてパルスの大きさが増幅される。増幅回路４１はパルス増幅回路４０ａ及び４０ｂからなる。パルス増幅回路４０ａ及び４０ｂは基本的に同じ構造の回路であるが、回路中のジョセフソン結合の臨界電流Ｉｃの大きさが異なり、後段であるパルス増幅回路４０ｂのジョセフソン結合の臨界電流は、前段であるパルス増幅回路４０ａのそれよりも大きい。
【００２５】
臨界電流の大きさを除いて、パルス増幅回路４０ａ及び４０ｂは同じ回路である。両回路をパルス増幅回路４０として図４を参照して説明する。パルス増幅回路４０は、直列に接続されたコイル４０１、４０２、４０３、４０４と、コイル４０１とコイル４０２の間を接地と接続するジョセフソン接合４０５、コイル４０３とコイル４０４の間を接地と接続するジョセフソン接合４０６からなる。ジョセフソン接合４０５及び４０６の臨界電流は共にＩｃである。パルス増幅回路４０は、コイル４０１の左端の入力端子から入力されたパルス列をそのままコイル４０４の右端の出力端子から出力する動作を行う。出力するパルス列の大きさはジョセフソン接合の臨界電流Ｉｃに依存するので、Ｉｃを大きくすることにより、パルス増幅回路４０は入力されたパルス列を増幅する作用を持つようになる。
【００２６】
微小信号増幅回路１の増幅回路４として、パルス増幅回路４０を一段だけ用いても増幅作用を得ることはできるが、パルス増幅回路４０の臨界電流Ｉｃは、前段の超伝導量子干渉素子２のジョセフソン接合２１、２２の臨界電流や、他のパルス増幅回路のジョセフソン接合の臨界電流Ｉｃに対して極端に大きく取ることはできない。この点を鑑みて、微小信号増幅回路１１の増幅回路４１はパルス増幅回路４０を２つ直列に接続している。図３では、超伝導量子干渉素子２、パルス増幅回路４０ａ、４０ｂのそれぞれの臨界電流の例として、Ｉｃ、１．４Ｉｃ、２Ｉｃの場合を示しているが、図３は例示であり、本発明ではパルス増幅回路４０の段数は２つに限定されるものではなく、３段またはそれ以上であってもよく、また、臨界電流の比もこれに限定されるものでもない。
【００２７】
（２）パルス列の複製を複数生成し、これらを合成して増幅するもの
パルス列の複製を複数生成し、これらを合成することにより全体としての電力を増幅する微小信号増幅回路１２について図５を参照して説明する。微小信号増幅回路１２では、増幅回路１２として分岐合成回路４２を用いる。分岐合成回路４２は、入力されたパルス列と同じパルス列を２系統から出力する分岐回路４２１、４２２、４２３と、入力された複数のパルス列を合成する合成回路４２４からなる。
【００２８】
分岐回路４２１の左端から入力されたパルス列は、分岐回路４２１にて複製されて２つのパルス列として出力され、それぞれのパルス列が分岐回路４２２、４２３にて更に複製されて２つのパルス列として出力されることにより、分岐回路４２１に入力されたパルス列は、同じ４つのパルス列に複製される。合成回路４２４はこれら４つのパルス列を合成する。このようにして分岐合成回路４２は全体として増幅効果を得ることが出来る。
【００２９】
分岐回路４２１、４２２、４２３は同じ回路を用いることができる。分岐回路４２１を例に挙げてこれら分岐回路について図６を参照して更に説明する。分岐回路４２１は図４に図示したパルス増幅回路４０と同じ構造を有する３つのパルス増幅回路４０ｃ、４０ｄ、４０ｅからなる。パルス増幅回路４０ｃの出力が二分され、それぞれがパルス増幅回路４０ｄ及び４０ｅに入力され、それぞれの出力が分岐回路４２１の出力ｏｕｔ１及びｏｕｔ２となる。２つの出力端子から出力されるパルス列は全く同等で、入力されたパルス列の複製を取ったのと同等の結果が得られる。
【００３０】
図５の例では、３つの分岐回路を用いてパルス列のコピーを４つ生成するが、分岐回路の構成はこれに限定されるものではなく、例えば分岐回路４２２及び４２３が出力する４つのパルス列それぞれを、更に分岐回路に入力することにより、８つのパルス列を生成してもよい。このように分岐回路を何段か通すことにより、超伝導量子干渉素子２の出力パルス列の複製の数を増やしていくことができる。最終的に得られたコピー全てを合成回路４２４にて合成することで、全体として増幅効果を持たせることができる。
【００３１】
（３）（１）（２）を組み合わせたもの
パルス列の大きさの増幅と、パルス列の分岐合成による増幅とを組み合わせてもよい。例えば、増幅回路４１の出力を分岐合成回路４２に入力すれば、増幅回路４１にて大きくなったパルス列に対し、分岐合成回路４２にて複数コピーの生成及び合成による増幅を行うことが出来る。
【実施例１】
【００３２】
以下の実施例１及び２では特定の回路定数における増幅効果のシミュレーションについて説明する。
【００３３】
超伝導量子干渉素子として図７に図示したものを用いる。超伝導量子干渉素子７では、信号源９からの電流Ｉｉｎが入力コイルＬｉｎに入力される。Ｌｉｎは超伝導量子干渉素子７自身のインダクタンスＬ１と結合定数ｋで結合している。これらのコイルは２つのジョセフソン接合とループを形成している。ジョセフソン結合の臨界電流はどちらもＩｃ１である。このループにはバイアス電流Ｉ１が供給されている。バイアス電流Ｉ１は臨界電流Ｉｃ１の２倍程度の大きさであり、Ｌｉｎに入力される電流に従って電圧を発生する。この電圧によって生じる電流を負荷抵抗Ｒｄで電力として取り出すことで電力増幅を行う。
【００３４】
超伝導量子干渉素子７を表１のような回路定数で構成し、１ＧＨｚ、２μＡｐｐの正弦波を入力するようなシミュレーションを行ったところ、出力抵抗に流れた１ＧＨｚの電流成分は８４５ｎＡｐｐだった。これは０．８９ｐＷの電力に相当する。ただし、この場合の出力抵抗１０Ωは図７の回路構成に最適化されたものである。
【００３５】
【表１】
2009182745.tif 000003
【００３６】
超伝導量子干渉素子７に、図４のパルス増幅回路４０を２段付加した微小信号増幅回路１３を図８に示す。微小信号増幅回路１３では、１段目のパルス増幅回路４０ｆのジョセフソン結合の臨界電流値Ｉｃ２を、超伝導量子干渉素子７の臨界電流値Ｉｃ１より大きくすることにより、個々のパルスの電力を増幅する。更に、２段目のパルス列増幅回路４０ｇのジョセフソン接合の臨界電流値Ｉｃ３をＩｃ２より大きく取ることにより電力増幅を行う。
【００３７】
表２のような回路定数で微小信号増幅回路１３を構成し、１ＧＨｚ、２μＡｐｐの正弦波を入力するようなシミュレーションを行った。ただし出力抵抗Ｒｄはこの場合の最適値５Ωである。出力抵抗に流れる電流の１ＧＨｚの成分は２．０６μＡｐｐだった。これは２．６５ｐＷの電力に相当する。超伝導量子干渉素子７単独の出力と比較すると４倍近い電力が取り出せることになる。
【００３８】
【表２】
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【実施例２】
【００３９】
超伝導量子干渉素子７に分岐合成回路を付加した微小信号増幅回路１４を図９に示す。微小信号増幅回路１４は超伝導量子干渉素子７の出力を２系統に分岐している。微小信号増幅回路１４を表３のような回路定数で構成し、１ＧＨｚ、２μＡｐｐの正弦波を入力するようなシミュレーションを行ったところ、５Ωの出力抵抗に流れた１ＧＨｚの電流成分は１個あたり１．８９μＡｐｐだった。これは２．２３ｐＷの電力に相当する。最終的に２系統に分岐された出力を合成すれば、４ｐＷ以上の電力となり、超伝導量子干渉素子７単独の出力０．８９ｐＷと比較して４倍以上の電力増幅率が得られる。
【００４０】
【表３】
2009182745.tif 000005
【００４１】
以上、本発明を実施の形態及び実施例に即して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の上で変更が可能であることはいうまでもない。
【００４２】
例えば、既に述べたように、パルス列を大きく増幅するためにパルス増幅回路４０を直列に接続するが、パルス増幅回路４０の段数は任意に定めてよい。
【００４３】
また、分岐回路４２１ではひとつの入力に対して２つの出力を行う回路であり、分岐数が２の分岐回路といえるが、分岐数は２に限らず、３以上であってもよい。
【００４４】
更に、パルス増幅回路４０と分岐回路４２１を任意に混合した構成をとってもよいし、パルスの大きさを増幅する回路、分岐回路、合成回路以外の回路を含む構成としてもよい。例えば、上述のようにパルス増幅回路４０と分岐合成回路４２とを直列に接続したものを増幅回路４としてもよいし、或いは、分岐合成回路４２の分岐回路４２２、４２３の出力それぞれにパルス増幅回路４０を設けてパルスの大きさを増幅した後、合成回路４２４にて合成することとしてもよい。
【００４５】
更に、超伝導量子干渉素子の出力を分岐回路で分岐する場合、分岐した出力の一部乃至全部にスイッチを設けることにより、電力増幅率を多段階に可変とする微小信号増幅回路を構成することとしてもよい。例えば、図５の微小信号増幅回路１２において、分岐回路４２２の２出力、分岐回路４２３の２出力の合計４出力それぞれと合成回路４２４との間にスイッチを設ける場合を考える。この場合、分岐回路４２２、４２３と合成回路４２４との間には４つのスイッチが設けられ、これらスイッチのオンオフの状態によって、合成回路４２４への入力の数は、０、１、２、３、４の５段階に可変となるので、合成回路４２４の出力も５段階に可変となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の微小信号増幅回路にかかる超伝導回路は、通常の超伝導回路製造プロセスで容易に製作可能なため工業的に量産可能であり、産業上の利用可能性を有する。主な活用例としては、量子計算における微小マイクロ波信号の増幅、微小計測分野における信号増幅などがあげられる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態である微小信号増幅回路１の回路図である。
【図２】超伝導量子干渉素子２の回路図である。
【図３】微小信号増幅回路１の一例である微小信号増幅回路１１の機能ブロック図である。
【図４】増幅回路４の一例またはその構成要素となるパルス増幅回路４０の回路図である。
【図５】微小信号増幅回路１の一例である微小信号増幅回路１２の機能ブロック図である。
【図６】分岐回路４２１の回路図である。
【図７】超伝導量子干渉素子７の回路図である。
【図８】本発明の実施例１である微小信号増幅回路１３の回路図である。
【図９】本発明の実施例２である微小信号増幅回路１４の回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１１、１２、１３、１４    微小信号増幅回路
２、７    超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）
３、４０７、４０ｃ７、４０ｄ７、４０ｅ７、８  電流源
４、４１、４２  増幅回路
２１、２２、４０５、４０６、４０ｃ５、４０ｃ６、４０ｄ５、４０ｄ６、４０ｅ５、４０ｅ６  ジョセフソン接合
２３  コイル
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ  パルス増幅回路
４０１、４０２、４０３、４０４  コイル
４２１、４２２、４２３    分岐回路
４２４    合成回路
【図１】
2009182745.tif 000006
【図２】
2009182745.tif 000007
【図３】
2009182745.tif 000008
【図４】
2009182745.tif 000009
【図５】
2009182745.tif 000010
【図６】
2009182745.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
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