パラメトロン

パラメトロン（）はフェライトコアのヒステリシス特性による、パラメータ励振現象の分周作用を利用した論理素子である。1954年に当時東京大学大学院理学部高橋秀俊研究室の大学院生であった後藤英一が発明した。真空管やトランジスタの使用量を大幅に削減してコンピュータを構成できるとして、当時としては多数のパラメトロン式コンピュータが日本で建造された。比較対象としてリレーよりは速く機械的な接点も無いなどの利点はあったものの、その後すぐに主流となった接合型トランジスタの性能向上が圧倒的で動作周波数でパラメトロンを上回ったこと、トランジスタにはラジオをはじめとする広範囲の応用があったのに対して、パラメトロンは論理素子専用という点でも不利であったことなどにより、1960年代にはほぼトランジスタによって置き換えられ利用されなくなった。
その後、後藤が発明したのと同じ原理のパラメトロンが様々な物理系で実現されるようになり、2010年代以降、パラメトロンを用いた量子コンピュータの開発と言う観点からも再び注目されるようになった。日本でも、2014年にNECや理研などの共同研究グループによって、パラメトロンを超伝導回路で実装した超伝導パラメトロン素子が開発され、これを用いた超伝導パラメトロン方式の量子アニーリングマシン（NEC方式の量子コンピュータ）の開発が進められている。
概要.
コンピュータの黎明期であった1950年代、日本ではフリップフロップひとつを作るのに真空管では1個約千円、トランジスタでは数千円もかかった上、当時の点接触型トランジスタでは信頼性も低く、安定していなかった。日本ではコンピュータにかけられる予算は、例えば後藤の言では、アメリカのマサチューセッツ工科大学と比較すると千分の一と困窮していたため、高橋研では計算機械にはある程度の興味はあったものの、電話交換機に使う回転スイッチを利用したコンピュータや、デカトロン管を利用した十進法によるコンピュータなど、他の装置をいろいろ検討、手作業でシミュレートした。この時に物理学や応用数学に詳しかった事が役に立ったという。そして一個5円しかしないフェライトコアの性質を利用できないかとあれこれやっているうち、パラメータ励振現象を利用する方法を思いつく。パラメータ励振を利用している事から、パラメトロンと命名した。後藤によると、コンピュータは既に発明されていた時代だったので、パラメトロン自体はさほど大騒ぎされなかったという。
作りと原理.
ドーナツ状のフェライトコア二個にコイルを数回、それぞれ同数巻き、直列につなげ、キャパシタ一個をつないで共振回路とする。励振のための電線を、コアの穴を貫通させるように通し、これに交流を流すと（正確にはコアの磁性の、ある特性の部分を利用するために、直流と交流を重畳する)、フェライトコアの磁性のために、前述の共振回路がパラメータ励振により発振する。これは元の振動を 1/2 に分周した振動となり、その位相がどちらの位相であるか、を 0 と 1 などに対応させて情報の記憶ができる。
以上のように、2種類のはっきり分かれた状態に落ち着く性質があることに加え、その励振の起こり始めの、初期状態の違いがタネになってどちらの位相になるかが確定するという、一種の増幅作用もある。その「タネ」として3個所からの出力を持ってきて重ね合わせることにすれば「多数決論理」と呼ばれる論理演算ができる。その3個の入力のうちの1個を偽か真に固定すれば、残りの2個の論理積か論理和を演算でき、組み合わせればどんな論理演算もできる。
基本的には理論と実験の積み重ねで発展したのであるが、最初に実験に使用したフェライトが、加藤与五郎と武井武の開発した銅・亜鉛系であったことが、パラメトロン用に適していた、という偶然についてだけは運が良かった点だったとしている。マンガン・亜鉛系やニッケル・亜鉛系は他の特性では優れているが、どういうわけかパラメトロン用には銅・亜鉛系が最良であった。
計算機械用に大量に使用するには消費電力の関係で小さいコアが良く、TDKに直径4mmのものを製造依頼した。後には（PC-2では）さらにパラメトロン専用に形状を設計した「眼鏡型コア」を使っている。
パラメトロンを使った計算機.
商用コンピュータも複数登場しているが、採用期間は3年弱と短い。
パラメトロンに類似した論理素子.
C可変型.
後藤とほぼ同時期（特許出願が1954年4月）に、フォン・ノイマンがリアクタンス（L）ではなく静電容量（C）のほうを変化させるパラメータ発振を利用するアイディアを思いついている。
薄膜磁性体パラメトロン.
同じ原理で、薄膜磁性体を利用したパラメトロンも研究されたが、大規模に製品化はされなかった。
磁束量子パラメトロン.
"英語版「」も参照。"
磁束量子パラメトロンといったものも研究されている。1986年に後藤らにより、ジョセフソン効果を利用するもので最大16GHzもの高速動作が可能なスイッチング素子として提案されたものである。この素子の原理が似ていることについて後藤は「(略)。原理がパラメトロンと似てるっていうのはさ、まあ、同じ人間が考えると同じようなものができるってことだろうね」とインタビューに対して答えている。高速性の他、他の超電導デバイス（ジョセフソン素子等）と比較して省電力性が特徴だが大規模な集積はできていない。量子を利用しているが、いわゆる量子計算ではない。
量子焼きなまし法を実現したコンピュータの建造に成功した（と主張している）D-Wave Systems社が公開している資料中に、磁束量子パラメトロンへの言及がある。量子ビットの最終状態を読み出せるようにするためにブーストするある種のプリアンプだとしている。また、断熱磁束量子パラメトロン（AQFP）を使った、ランダウアーの原理にもとづく限界に迫る可逆計算素子が提案されている。