Rapid single flux quantum

Rapid Single Flux Quantum (RSFQ) er en digital elektronik-teknologi, som benytter kvantemekaniske effekter i superledende materialer til at skifte signaler (i stedet for transistorer og elektronrør). Men det er ikke en kvantecomputer-teknologi i traditionel forstand. Ikke desto mindre er RSFQ meget forskellig fra den cmos-teknologi, som anvendes i langt de fleste computere i dag:

• RSFQ er baseret på superledere, så kolde omgivelser er nødvendige.
• I stedet for spændingsniveauer bliver de digitale signaler repræsenteret af pico-sekund korte pulser, som rejser henad superledende mikrostrip-transmissionslinjer.
• Pulserne er diskrete kvanter, som har det mindst mulige kvantemekaniske energiniveau, som er tilladt i systemet, og bliver derfor ikke ændret afgørende undervejs. De taber ikke energi; de bliver ikke tværet ud og de interfererer heller ikke med hinanden.
• Kvantepulserne bliver skiftet af Josephson kontakter i stedet for af transistorer.
• I modsætning til normale kredsløb kan signaler ikke deles ud på flere udgange uden aktive elementer.

Fordele

• Kan arbejde sammen med CMOS-kredsløb.
• Ekstremt høje arbejdsfrekvenser (op til adskillige hundrede gigahertz).
• Lavt energiforbrug.
• Eksisterende chipfremstillingsteknologi kan tilpasses fremstilling af RSFQ-kredsløb.
• God tolerance over for fremstillingsvariationer.
• RSFQ-kredsløb er grundlæggende set selvtaktede, hvilket gør asynkrone design mere praktiske.

Ulemper

• Kræver nedkøling; flydende helium er nødvendig, medmindre de superledende komponenter kan fremstilles af højtemperatursuperledere.

Anvendelser

• Optisk eller andet højhastighedsdatanetudstyr.
• Digital signalbehandling – også af radiosignaler.
• Højhastigheds-AD-konvertere.
• Petaflop supercomputere

Kilder

• An excellent introduction to the basics and links to further information Arkiveret 5. maj 2004 hos Wayback Machine at the Stony Brook University.
• K.K. Likharev and V.K. Semenov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 1 (1991), 3.
• A. H. Worsham, J. X. Przybysz, J. Kang, and D. L. Miller, "A single flux quantum cross-bar switch and demultiplexer," IEEE Trans. on Appl. Supercond., vol. 5, pp. 2996--2999, June 1995.
• Feasibility Study of RSFQ-based Self-Routing Nonblocking Digital Switches (1996)
• Design Issues in Ultra-Fast Ultra-Low-Power Superconductor Batcher-Banyan Switching Fabric Based on RSFQ Logic/Memory Family (1997)
• A Clock Distribution Scheme for Large RSFQ Circuits (1995)
• Josephson Junction Digital Circuits -- Challenges and Opportunities Arkiveret 18. november 2004 hos Wayback Machine