Contexte et Objectifs
Cette activité se concentre sur l'étude de circuits logiques supraconducteurs à quantum de flux, appelés plus communément circuits RSFQ (Rapid Single-Flux Quantum). Les circuits utilisent comme composant de base la jonction Josephson à effet tunnel, équivalent pour les supraconducteurs des transistors utilisés dans les circuits semi-conducteurs. Les circuits RSFQ, dont les jonctions Josephson sont shuntées par une résistance soigneusement choisie, permettent de générer, propager et stocker l'information binaire sous la forme d'un quantum de flux magnétique h/2e (h est la constante de Planck et e la charge élémentaire) valant 2,0710-15 Wb. Cette information binaire se propage sous forme d'impulsions de tension quantifiées dont l'aire vaut 2,07 mV.ps. La durée d'une impulsion étant de l'ordre de quelques picosecondes, le taux de répétition de ces impulsions, qui est la fréquence d'horloge maximale des circuits, est de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de GHz. La propagation s'effectue sans pertes dans les circuits supraconducteurs, à une vitesse proche de la moitié de la vitesse de la lumière. La présence d'une telle impulsion dans un intervalle de temps donné correspond au codage binaire '1'. L'absence d'une telle impulsion est alors codée en '0'. Le stockage de l'information binaire dans le circuit est réalisé en la bloquant sous forme d'un courant permanent I qui circule dans une boucle supraconductrice. Le flux associé à ce courant est égal au quantum de flux magnétique et vaut L.I = 2,07 pH.mA, où L est l'inductance de la boucle de stockage.
L'électronique RSFQ présente un grand intérêt pour plusieurs applications de niche, comme les routeurs ultrarapides pour les réseaux de communication, les convertisseurs analogique-numérique travaillant dans le domaine microonde et les détecteurs numériques ultrasensibles, pour lesquels il n'existe pas d'équivalent dans le monde des semi-conducteurs.
Expertise
Nos activités en électronique RSFQ entreprises depuis 1997 sur le sité chambérien du laboratoire nous confèrent une expertise unique en France dans ce domaine. Nous avons établi une infrastructure logicielle de conception de circuits RSFQ ainsi que des bancs de tests qui nous permettent d'effectuer de manière routinière des tests de circuits RSFQ en laboratoire. Nous avons également testé des circuits en environnement spécifique bas bruit dans le cadre du projet de SQUID numérique. Les circuits RSFQ étudiés sont réalisés via la fonderie FLUXONICS et, prochainement, par le LETI dans le cadre du projet ANR HyperScan, labellisé par Minalogic.
Interface optoélectronique-RSFQ
Magnétomètre numérique à SQUID
Conception de convertisseurs analogique-numérique (ADC) RSFQ
mise à jour le 16 septembre 2020