Ячейка памяти на основе криотрона.

Криотрон (описанный выше в разделе 5) представляет собой сверхпроводниковый элемент (джозефсоновский переход или просто тонкая проволочка), который под действием магнитного поля скачком переходит в резистивное состояние, что сопровождается скачкообразным изменением приложенного напряжения. На базе такого элемента могут быть построены различные логические устройства и ячейки памяти. Простейший вариант ячейки памяти представлен на рисунке и состоит из сверхпровдящего контура с криотроном на базе джозефсоновского перехода и управляющим проводником, через который пропускают управляющий ток I_c. Через контур пропускается вентильный ток I_g. Двоичная информация хранится в виде незатухающего тока, циркулирующего в сверхпроводящем контуре «по» или «против» часовой стрелки. Запись информации осуществляется подачей импульсов тока управляющего и вентильного токов.

L₂<L₁

Временная диаграмма работы устройства приведена на рисунке. Импульс управляющего тока I_c длительностью t_im создает магнитное поле, которое переводит джозефсоновский переход в резистивное состояние. После прекращения действия управляющего тока джозефсоновский переход возвращается в сверхпроводящее состояние с нулевым сопротивлением за время t₀. Состояние замкнутого сверхпроводящего контура при этом зависит от длительности импульса вентильного тока. Запись информации возможна только, если длительности импульса вентильного тока превышает длительность импульса управляющего тока t_im на величину, превышающую t₀. В противном случае, как следует из диаграммы, информация стирается и ток в контуре после восстановления сверхпроводящего состояния отсутствует.

После перехода джозефсоновского перехода в резистивное состояние вентильный ток протекает в левом плече контура. При этом он создает магнитный поток через замкнутый, но в течение времени t₀ не сверпроводящий контур. Если длительность импульса вентильного тока превышает время восстановления сверхпроводимости t₀, то спустя время t₀ мы имеем ситуацию с магнитным потоком, пронизывающим уже сверхпроводящий контур. После выключения вентильного тока этот поток сохранится за счет возбуждения в контуре незатухающего сверхпроводящего тока. Таким образом, если в исходном состоянии ток обращался по часовой стрелке (логическая «1»), то при подаче импульса вентильного тока, текущего сверху вниз, после его выключения в контуре возникнет замкнутый ток, текущий против часовой стрелки (логический «0»). При подаче следующего импульса вентильного тока аналогичной полярности состояние логического «0» не изменится. Для записи «1» следует подать импульс вентильного тока противоположной полярности (направление тока - снизу вверх).