Suprajohtavista digitaalisista elektroniikan logiikkaperheistä käsittelemme vain RFSQ:n (Rapid Single Flux Quantum logic). Se vaikuttaa tällä hetkellä lupaavimmalta, kun taas monet muut suprajohtavat vaihtoehdot (esim. Josephson FET) ovat osoittautuneet liian hitaiksi, jotta niiden vaatima jäähdytys koskaan olisi kannattavaa. Ennuste puolijohde-elektroniikan kehityksestä (taulukko) vaikuttaa aluksi hyvältä, mutta tarkemmin katsellessa nopeus ei enää kasva läheskään samaa tahtia kuin aiemmin. Tämä johtuu lämmön tuotannosta, joka on . Jo nyt DECin 600 MHz Alpha 21264 tuottaa noin 60 W lämpöä. On arvioitu, että 175 W on ehdoton maksimi, joka voidaan poistaa yksittäiseltä mikropiiriltä.
Year | 1999 | 2003 | 2006 | 2009 | 2012 | |
|
140 | 100 | 70 | 30 | 35 | |
|
1G | 4G | 16G | 64G | 256G | |
|
1.5-1.8 | 1.2-1.5 | 0.9-1.2 | 0.6-0.9 | 0.5-0.6 | |
|
0.6-1.25 | 0.8-2.1 | 1.1-3.5 | 1.4-6.0 | 1.8-10 |
RSFQ perustuu SQUIDeihin, jotka on säädetty niin, että ne voivat toimia vain kahdessa eri tilassa (1 ja 0). Tilan vaihtaminen perustuu renkaan läpäisevän magneettikentän muuttamiseen, johtimissa kulkevien jännitepulssien avulla. Tällainen pulssi voidaan synnyttää kuvan 1 mukaisella generaattorilla. Johtuen vuon kvantittumisesta jännitepulssin ala on vakio. Kun tällaisia kaksitilaportteja kytketään yhteen, voidaan rakentaa loogisia piirejä kuten D-kiikkuja. Oletetaan, että laite on aluksi tilassa 0. säädetään siten, että SET IN pulssin saapuminen kasvattaa liitoksen 1 vaihetta :llä. Näin renkaassa on magneettivuo ja persistenttivirta kiertää myötäpäivään. Vastaavasti RESET IN pulssin saapuminen aiheuttaa magneettivuon muutoksen renkaassa ja siirtää sen jälleen tilaan 0. Samaan aikaan syntyy SFQ OUT pulssi, koska liitoksen 2 vaihe muuttuu :llä. Tämä pulssi voi siirtyä sitten seuraavaan laitteeseen. Liitokset 1' ja 2' tarvitaan estämään heijastukset takaisin kyseisiin linjoihin. Jos kiikku on tilassa 1 ja SET IN pulssi saapuu, liitos 1':n vaihe muuttuu :llä ja pulssi ei heijastu takaisin. Näin D-kiikkua voidaan käyttää tiedon varastoimiseen ja käyttämiseen tarvittaessa. On kuitenkin huomattava:
Muistipiiri. Kuten kurssin alussa luvattiin käsitellään tässä nyt nopeampi muistipiiri. Tässä käsiteltävällä tekniikalla on valmistettu 4 k-muistipiiri, joka sisältää noin 21 000 Josephson-liitosta ja on kooltaan noin 4.5 mm x 4.5 mm. Yksittäisen muistisolun koko on noin 55 x 55 μm ja se koostuu kahdesta loopista ja lukuportista. Lukuportti on SQUID, joka on magneettisesti kytketty looppiin 2. Loop 1 on biasoitu :llä siten, että se varastoi yhden vuokvantin kun sekä että ovat aktiivisia. Datan luetaan loopin 2 kautta luku-SQUIDillä. Loop 2 on kytketty looppiin 1, joten sen tila riippuu loopin 1 tilasta, ja kun lukeminen suoritetaan loopista 2 ei ole vaaraa, että se häiritsisi loopin 1 tilaa. Tämän muistipiirin hakuaika on noin 380 ps.