Creation and development of superconducting computing technology for post-Moore era

后摩尔时代超导计算技术的创造与发展

基本信息

批准号：
22H05000
负责人：
井上弘士
金额：
$ 124.3万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-27 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、３つの研究項目が強固に連携して新技術を創出すべく、単一磁束量子（SFQ）回路を用いた全体アーキテクチャの基本概念を精査し、以下のように各項目での研究開発を進めた。【研究項目1】極低温超伝導-磁性ハイブリッドメモリでは、圧電体上での高品質な超伝導薄膜を作製するための検討を進め、圧電体の歪みで超伝導転移温度が変化する現象を観測し始めている。また、その超伝導薄膜上に希薄磁性薄膜を作製する技術を開発し、磁性ジョセフソン素子の作製も進んでいる。極低温超伝導-光変換では、低温非平衡プラズマを駆使した新材料ZAIONの高品質結晶とヘテロ界面実現に向けた検討を行い、原子レベルで急峻なZION/ZnOヘテロ界面の形成ならびにZION膜のシュードモルフィック成長を実現した（4元系材料のZIONにおいて世界初の観察例）。極低温アプロキシメートSFQ素子では、SFQ回路で生じるエラーのモデリングを進めた。また、これらの成果を俯瞰し、汎用アーキテクチャの実現に向けた機能ならびに非機能要件の洗い出しを行った。【研究項目2】時空間情報表現と新演算方式では、SFQ回路で構成した各論理ゲートにおけるセットアップ／ホールドタイムの違いを考慮した動作方式の検討を進めた。極低温時空間プロセッサではアーキテクチャ探索のための評価環境整備を行った。冷凍機マルチステージ・メモリアーキテクチャでは、超伝導量子コンピューティングへとスコープを拡大し、冷凍機ステージで搭載すべき機能を検討した。2段階モデリングフレームワークとシミュレータ開発に関しては、研究項目1と連携し、SFQ回路で生じるエラーを反映した高レベル評価法を設計した。【研究項目3】ランタイムバイアス電圧/動作周波数制御技術に関する研究では、SFQ回路のエラーを許容した際にバイアス電圧の変更や高温動作による電力性能効率改善効果を見積もった。

今年，为了通过三个研究项目之间的强有力合作创造新技术，我们将研究使用单通量量子（SFQ）电路的整体架构的基本概念，并对每个项目进行如下先进的研究和开发。 [研究项目1] 对于低温超导磁混合存储器，我们正在进行在压电材料上创建高质量超导薄膜的研究，并开始观察超导转变温度随压电材料应变而变化的现象。发生。我们还开发了在超导薄膜上制作稀磁薄膜的技术，并且在磁性约瑟夫森器件的制作方面正在取得进展。在低温超导-光转换方面，我们研究了充分利用低温非平衡等离子体实现新材料ZAION的高质量晶体和异质界面，并研究了原子水平上陡峭的ZION/ZnO异质界面的形成和ZION薄膜的形成实现了假晶生长（世界上首次在四元材料ZION中观察到）。对于低温近似 SFQ 器件，我们对 SFQ 电路中发生的错误进行了高级建模。我们还对这些结果进行了鸟瞰，并确定了实现通用架构的功能和非功能要求。 [研究项目2]关于时空信息表示和新的计算方法，我们研究了一种考虑到配置有SFQ电路的每个逻辑门的建立/保持时间差异的操作方法。对于低温时空处理器，我们创建了一个用于架构探索的评估环境。对于冰箱多级存储器架构，我们将范围扩展到超导量子计算，并考虑了应该安装在冰箱级上的功能。关于两阶段建模框架和模拟器开发，结合研究项目1，我们设计了一种反映SFQ电路中发生的错误的高级评估方法。 [研究项目3] 在我们对运行时偏置电压/工作频率控制技术的研究中，我们估计了在允许SFQ电路误差的情况下，通过改变偏置电压和在高温下工作来提高电源性能效率的效果。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effects of substrate surface polarity on heteroepitaxial growth of pseudobinary ZnO-InN alloy films on ZnO substrates

衬底表面极性对ZnO衬底上准二元ZnO-InN合金薄膜异质外延生长的影响

DOI：
10.1557/s43578-022-00827-4
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.7
作者：
Narishige Ryota;Yamashita Naoto;Kamataki Kunihiro;Okumura Takamasa;Koga Kazunori;Shiratani Masaharu;Yabuta Hisato;Itagaki Naho
通讯作者：
Itagaki Naho

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