रैपिड सिंगल फ्लक्स क्वांटम: Difference between revisions

From Vigyanwiki
(Created page with "{{Use dmy dates|date=April 2013}} {{technical|date=June 2020}} {{short description|Type of digital electronic device}} इलेक्ट्रानिक्स मे...")
 
No edit summary
 
(4 intermediate revisions by 4 users not shown)
Line 1: Line 1:
{{Use dmy dates|date=April 2013}}
{{technical|date=June 2020}}
{{short description|Type of digital electronic device}}
{{short description|Type of digital electronic device}}
[[ इलेक्ट्रानिक्स ]] में, रैपिड सिंगल फ्लक्स क्वांटम (आरएसएफक्यू) एक [[डिजिटल डाटा]] इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो डिजिटल सिग्नल को संसाधित करने के लिए सुपरकंडक्टिंग डिवाइस, अर्थात् [[जोसेफसन जंक्शन]]ों का उपयोग करता है। आरएसएफक्यू लॉजिक में, जानकारी को चुंबकीय फ्लक्स क्वांटा के रूप में संग्रहीत किया जाता है और सिंगल फ्लक्स क्वांटम (एसएफक्यू) वोल्टेज पल्स के रूप में स्थानांतरित किया जाता है। आरएसएफक्यू [[ [[अतिचालक]] तर्क ]] का एक परिवार है। अन्य में रेसिप्रोकल क्वांटम लॉजिक (आरक्यूएल), ईआरएसएफक्यू - ऊर्जा-कुशल आरएसएफक्यू संस्करण शामिल है जो बायस रेसिस्टर्स का उपयोग नहीं करता है, आदि। जोसेफसन जंक्शन आरएसएफक्यू इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सक्रिय तत्व हैं, जैसे [[ट्रांजिस्टर]] सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सक्रिय तत्व हैं। आरएसएफक्यू एक शास्त्रीय डिजिटल तकनीक है, [[ क्वांटम कम्प्यूटिंग ]] नहीं।
[[ इलेक्ट्रानिक्स ]]में, रैपिड सिंगल फ्लक्स क्वांटम (आरएसएफक्यू) एक [[डिजिटल डाटा]] इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस है जो डिजिटल सिग्नल को प्रोसेस करने के लिए सुपरकंडक्टिंग डिवाइस, अर्थात् [[जोसेफसन जंक्शन]] का उपयोग करता है। आरएसएफक्यू लॉजिक में, इनफार्मेशन को मैग्नेटिक फ्लक्स क्वांटा के रूप में स्टोर किया जाता है और सिंगल फ्लक्स क्वांटम (एसएफक्यू) वोल्टेज पल्स के रूप में ट्रांसफर किया जाता है। आरएसएफक्यू [[अतिचालक|सुपरकंडक्टिंग]] लॉजिक की एक फैमिली है। अन्य में रेसिप्रोकल क्वांटम लॉजिक (आरक्यूएल), ईआरएसएफक्यू - एनर्जी-एफिसिएंट आरएसएफक्यू वर्ज़न सम्मिलित है जो बायस रेसिस्टर्स का उपयोग नहीं करता है, आदि। जोसेफसन जंक्शन आरएसएफक्यू इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक्टिव एलिमेंट हैं, जैसे [[ट्रांजिस्टर]] सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक्टिव एलिमेंट हैं। आरएसएफक्यू एक क्लासिकल डिजिटल टेक्नोलॉजी है लेकिन[[ क्वांटम कम्प्यूटिंग ]]नहीं।


RSFQ पारंपरिक कंप्यूटरों में उपयोग की जाने वाली [[CMOS]] ट्रांजिस्टर तकनीक से बहुत अलग है:
आरएसएफक्यू पारंपरिक कंप्यूटरों में उपयोग की जाने वाली [[CMOS|सीएमओएस]] ट्रांजिस्टर तकनीक से बहुत अलग है:
* [[ अतिचालक ]] उपकरणों को [[क्रायोजेनिक]] तापमान की आवश्यकता होती है।
* [[ अतिचालक |सुपरकंडक्टिंग]] डिवाइस को [[क्रायोजेनिक]] टेम्परेचर की आवश्यकता होती है।
* जोसेफसन जंक्शनों द्वारा उत्पादित [[पीकोसैकन्ड]]-अवधि एसएफक्यू वोल्टेज दालों का उपयोग सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रांजिस्टर द्वारा उत्पादित वोल्टेज स्तरों के बजाय डिजिटल जानकारी को एन्कोड करने, संसाधित करने और परिवहन करने के लिए किया जाता है।
* जोसेफसन जंक्शन द्वारा प्रोड्यूस्ड [[पीकोसैकन्ड]]-ड्यूरेशन एसएफक्यू वोल्टेज पल्स का उपयोग सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रांजिस्टर द्वारा प्रोड्यूस्ड वोल्टेज लेवल के स्थान पर डिजिटल इनफार्मेशन को एन्कोड करने, प्रोसेस करने और ट्रांसपोर्ट करने के लिए किया जाता है।
* एसएफक्यू वोल्टेज पल्स सुपरकंडक्टिंग [[ संचरण लाइन ]]ों पर यात्रा करते हैं जिनमें बहुत छोटा, और आमतौर पर नगण्य, फैलाव होता है यदि पल्स का कोई वर्णक्रमीय घटक सुपरकंडक्टर की [[ऊर्जा अंतर]]ाल की आवृत्ति से ऊपर नहीं होता है।
* एसएफक्यू वोल्टेज पल्स सुपरकंडक्टिंग [[ संचरण लाइन |ट्रांसमिशन लाइन]] पर ट्रैवल करते हैं जिनमें बहुत छोटा, और सामान्यतः नेग्लिजिबल, डिस्परज़न होता है यदि पल्स का कोई स्पेक्ट्रल कॉम्पोनेन्ट सुपरकंडक्टर की [[ऊर्जा अंतर|एनर्जी गैप]] की फ्रीक्वेंसी से ऊपर नहीं होता है।
* 1 पीएस के एसएफक्यू पल्स के मामले में, सर्किट को 100 गीगाहर्ट्ज (प्रत्येक 10 पिकोसेकंड में एक पल्स) की आवृत्तियों पर क्लॉक करना संभव है।
* 1 पीएस के एसएफक्यू पल्स के केस में, सर्किट को 100 गीगाहर्ट्ज (प्रत्येक 10 पिकोसेकंड में एक पल्स) की फ्रीक्वेंसीयों पर क्लॉक करना संभव है।


एक एसएफक्यू पल्स तब उत्पन्न होता है जब जोसेफसन जंक्शन वाले सुपरकंडक्टिंग लूप के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह एक फ्लक्स क्वांटम द्वारा बदलता है, <span dir= ltr lang= el >Φ<sub>0</sub></span>जंक्शन स्विचिंग के परिणामस्वरूप। SFQ दालों का एक परिमाणित क्षेत्र होता है ʃV(t)dt = <span dir= ltr lang= el >Φ<sub>0</sub></span> ≈ {{val|2.07|e=-15|u=Wb}} = 2.07 mV⋅ps = 2.07 mA⋅pH [[चुंबकीय प्रवाह क्वांटम]] के कारण, जो सुपरकंडक्टर्स का एक मौलिक गुण है। जोसेफसन जंक्शनों के मापदंडों के आधार पर, दालें लगभग 2 mV के आयाम के साथ 1 पिकोसेकंड जितनी संकीर्ण हो सकती हैं, या समान रूप से कम आयाम के साथ व्यापक (उदाहरण के लिए, 5-10 पिकोसेकंड) हो सकती हैं। पल्स आयाम का विशिष्ट मान लगभग 2I है<sub>c</sub>R<sub>n</sub>, जहां मैं<sub>c</sub>R<sub>n</sub> जंक्शन क्रिटिकल करंट, I का उत्पाद है<sub>c</sub>, और जंक्शन अवमंदन अवरोधक, आर<sub>n</sub>. एनबी-आधारित जंक्शन प्रौद्योगिकी के लिए I<sub>c</sub>R<sub>n</sub> 1 mV के क्रम पर है।
एक एसएफक्यू पल्स तब उत्पन्न होता है जब जोसेफसन जंक्शन वाले सुपरकंडक्टिंग लूप के माध्यम से मैग्नेटिक फ्लो एक फ्लक्स क्वांटम द्वारा <span dir= ltr lang= el >Φ<sub>0</sub></span>जंक्शन स्विचिंग के परिणामस्वरूप बदलता है। एसएफक्यू पल्स का एक क्वानटाइज़ड एरिया [[चुंबकीय प्रवाह क्वांटम|मैग्नेटिक फ्लो क्वांटम]] के कारण ʃV(t)dt = <span dir= ltr lang= el >Φ<sub>0</sub></span> ≈ {{val|2.07|e=-15|u=Wb}} = 2.07 mV⋅ps = 2.07 mA⋅pH होता है, जो सुपरकंडक्टर्स की एक फंडामेंटल प्रॉपर्टी है। जोसेफसन जंक्शनों के पैरामीटर के आधार पर, पल्स लगभग 2 mV के आयाम के साथ 1 पिकोसेकंड जितनी नैरो हो सकती हैं, या समान रूप से कम आयाम के साथ व्यापक (उदाहरण के लिए, 5-10 पिकोसेकंड) हो सकती हैं। पल्स आयाम का विशिष्ट मान लगभग 2''I''<sub>c</sub>''R''<sub>n</sub> है, जहां i<sub>c</sub>R<sub>n</sub> जंक्शन क्रिटिकल करंट, I<sub>c</sub> और जंक्शन डम्पिंग रेसिस्टर, R<sub>n</sub>का प्रोडक्ट है। एनबी-बेस्ड जंक्शन टेक्नोलॉजी के लिए I<sub>c</sub>R<sub>n</sub> 1 mV के आर्डर पर है।


== लाभ ==
== एडवांटेज ==
* सीएमओएस सर्किट्री, [[माइक्रोवेव]] और इन्फ्रारेड तकनीक के साथ इंटरऑपरेबल
* सीएमओएस सर्किट्री, [[माइक्रोवेव]] और इन्फ्रारेड तकनीक के साथ इंटरऑपरेबल
* अत्यधिक तेज़ ऑपरेटिंग आवृत्ति: कुछ दसियों [[गीगाहर्ट्ज़]] से लेकर सैकड़ों गीगाहर्ट्ज़ तक
* एक्सट्रीमली  फ़ास्ट ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी: कुछ दसियों [[गीगाहर्ट्ज़]] से लेकर हंड्रेड गीगाहर्ट्ज़ तक
* कम [[बिजली की खपत]]: प्रशीतन के लिए लेखांकन के बिना, सीएमओएस अर्धचालक सर्किट की तुलना में लगभग 100,000 गुना कम
* कम [[बिजली की खपत|पावर कंसम्पशन]]: प्रशीतन के लिए लेखांकन के बिना, सीएमओएस सेमीकंडक्टर सर्किट की तुलना में लगभग 100,000 गुना कम
* मौजूदा चिप निर्माण तकनीक को आरएसएफक्यू सर्किटरी के निर्माण के लिए अनुकूलित किया जा सकता है
* एक्सिस्टिंग चिप मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी को आरएसएफक्यू सर्किटरी के निर्माण के लिए अडाप्ट किया जा सकता है
* विनिर्माण विविधताओं के प्रति अच्छी सहनशीलता
* मैन्युफैक्चरिंग वैरिएशंस के प्रति गुड टॉलरेंस
* आरएसएफक्यू सर्किटरी अनिवार्य रूप से स्व-क्लॉकिंग है, जो [[ अतुल्यकालिक सर्किट ]] डिज़ाइन को और अधिक व्यावहारिक बनाती है।
* आरएसएफक्यू सर्किटरी एसेंशियली सेल्फ-क्लॉकिंग है, जो [[ अतुल्यकालिक सर्किट |असिंक्रोनस सर्किट]] डिज़ाइन को और अधिक प्रैक्टिकल बनाती है।


==नुकसान ==
==डिसएडवांटेज ==


* क्रायोजेनिक शीतलन की आवश्यकता है। परंपरागत रूप से इसे [[तरल नाइट्रोजन]] और [[तरल हीलियम]] जैसे क्रायोजेनिक तरल पदार्थों का उपयोग करके हासिल किया गया है। हाल ही में, बंद-चक्र क्रायोकूलर, जैसे, [[पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर]] ने काफी लोकप्रियता हासिल की है क्योंकि वे क्रायोजेनिक तरल पदार्थों को खत्म करते हैं जो महंगे हैं और समय-समय पर रिफिलिंग की आवश्यकता होती है। क्रायोजेनिक कूलिंग भी एक फायदा है क्योंकि यह कामकाजी वातावरण के [[थर्मल शोर]] को कम करता है।
* क्रायोजेनिक कूलिंग की आवश्यकता है। ट्रेडिशनली इसे [[तरल नाइट्रोजन|लिक्विड नाइट्रोजन]] और [[तरल हीलियम|लिक्विड हीलियम]] जैसे क्रायोजेनिक लिक्विड पदार्थों का उपयोग करके प्राप्त किया गया है। हाल ही में, क्लोज्ड-साइकिल क्रायोकूलर, जैसे, [[पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर]] ने काफी पॉप्युलैरिटी हासिल की है क्योंकि वे क्रायोजेनिक लिक्विड पदार्थों को एलिमिनेट करते हैं जो कॉस्टली हैं और समय-समय पर रिफिलिंग की आवश्यकता होती है। क्रायोजेनिक कूलिंग भी एक एडवांटेज है क्योंकि यह वर्किंग एन्वॉयरमेंट के [[थर्मल शोर|थर्मल नॉइज़]] को कम करता है।
* उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के उपयोग के माध्यम से शीतलन आवश्यकताओं में ढील दी जा सकती है। हालाँकि, हाई-टी का उपयोग करके आज तक केवल बहुत कम-जटिलता वाले आरएफएसक्यू सर्किट प्राप्त किए गए हैं<sub>c</sub> अतिचालक. ऐसा माना जाता है कि SFQ-आधारित डिजिटल प्रौद्योगिकियाँ ~ 20 K – 25 K से ऊपर के तापमान पर अव्यावहारिक हो जाती हैं क्योंकि पैरामीटर E के घटने से बिट त्रुटि दर (थर्मली-प्रेरित जंक्शन स्विचिंग) तेजी से बढ़ती है।<sub>J</sub>/क<sub>B</sub>बढ़ते तापमान के साथ टी टी, जहां ई<sub>J</sub> = मैं<sub>c</sub>Φ<sub>0</sub>/2π [[जोसेफसन ऊर्जा]] है।
* हाई-टेम्परेचर वाले सुपरकंडक्टर्स के उपयोग के माध्यम से कूलिंग रीक्वायरमेन्ट में ढील दी जा सकती है। हालाँकि, हाई-T<sub>c</sub> सुपरकंडक्टर का उपयोग करके आज तक केवल वेरी लो-कॉम्पलेक्सिटी वाले आरएफएसक्यू सर्किट प्राप्त किए गए हैं। ऐसा माना जाता है कि एसएफक्यू-आधारित डिजिटल प्रौद्योगिकियाँ ~ 20 K – 25 K से ऊपर के टेम्परेचर पर इमप्रैक्टिकल हो जाती हैं क्योंकि पैरामीटर ''E''<sub>J</sub>/''k''<sub>B</sub>''T'' के घटने से बढ़ते टेम्परेचर T के साथ बिट एरर रेट्स (थर्मली-इंड्यूस्ड जंक्शन स्विचिंग) तीव्रता से बढ़ती है। जहां ''E''<sub>J</sub> = ''I''<sub>c</sub>Φ<sub>0</sub>/2π [[जोसेफसन ऊर्जा|जोसेफसन एनर्जी]] है।
* स्थैतिक शक्ति अपव्यय जो आमतौर पर तर्क संचालन करने के लिए आवश्यक गतिशील शक्ति से 10-100 गुना बड़ा होता है, कमियों में से एक था। हालाँकि, आरएसएफक्यू के ईआरएसएफक्यू संस्करण में स्थैतिक बिजली अपव्यय के स्रोत बायस रेसिस्टर्स के बजाय सुपरकंडक्टिंग इंडक्टर्स और जोसेफसन जंक्शनों का उपयोग करके स्थैतिक बिजली अपव्यय को समाप्त कर दिया गया था।
* स्टैटिक पावर डीसीपेशन जो सामान्यतः लॉजिक ऑपरेशन करने के लिए ड्रॉबैक में से एक और आवश्यक डायनामिक पावर से 10-100 गुना बड़ा होता है। हालाँकि, आरएसएफक्यू के ईआरएसएफक्यू वर्ज़न में स्टैटिक पावर डीसीपेशन के स्रोत बायस रेसिस्टर्स के स्थान पर सुपरकंडक्टिंग इंडक्टर्स और जोसेफसन जंक्शनों का उपयोग करके स्टैटिक पावर डीसीपेशन को एलिमिनेट कर दिया गया था।


== अनुप्रयोग ==
== एप्लीकेशन ==
* ऑप्टिकल और अन्य हाई-स्पीड नेटवर्क स्विचिंग डिवाइस
* ऑप्टिकल और अन्य हाई-स्पीड नेटवर्क स्विचिंग डिवाइस
* [[ अंकीय संकेत प्रक्रिया ]], एक्स-बैंड सिग्नल तक और उससे आगे
* [[ अंकीय संकेत प्रक्रिया |डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग]], एक्स-बैंड सिग्नल एंड बियॉन्ड
* अल्ट्राफास्ट राउटर
* अल्ट्राफास्ट राउटर
* [[सॉफ़्टवेयर-परिभाषित रेडियो]] (एसडीआर)
* [[सॉफ़्टवेयर-परिभाषित रेडियो|सॉफ्टवेयर-डिफाइंड रेडियो]] (एसडीआर)
* हाई स्पीड [[एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण]]
* हाई स्पीड [[एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण|एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर]]
* उच्च प्रदर्शन क्रायोजेनिक कंप्यूटर<ref>{{cite journal|last=Yerosheva|first= Lilia Vitalyevna |author2=Peter M. Kogge |date=April 2001|title=High-Level Prototyping for the HTMT Petaflop Machine (2001)|publisher=Department of Computer Science and EngineeringNotre Dame, Indiana|citeseerx= 10.1.1.23.4753 }}</ref><ref>Bunyk, Paul, Mikhail Dorojevets, K. Likharev, and Dmitry Zinoviev. "RSFQ subsystem for HTMT petaFLOPS computing." Stony Brook HTMT Technical Report 3 (1997).</ref>
* हाई परफॉरमेंस क्रायोजेनिक कंप्यूटर <ref>{{cite journal|last=Yerosheva|first= Lilia Vitalyevna |author2=Peter M. Kogge |date=April 2001|title=High-Level Prototyping for the HTMT Petaflop Machine (2001)|publisher=Department of Computer Science and EngineeringNotre Dame, Indiana|citeseerx= 10.1.1.23.4753 }}</ref><ref>Bunyk, Paul, Mikhail Dorojevets, K. Likharev, and Dmitry Zinoviev. "RSFQ subsystem for HTMT petaFLOPS computing." Stony Brook HTMT Technical Report 3 (1997).</ref>
* सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट और क्वांटम सर्किट के लिए नियंत्रण सर्किटरी
* सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट और क्वांटम सर्किट के लिए कंट्रोल सर्किटरी


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* सुपरकंडक्टिंग लॉजिक में RSFQ की तुलना में बेहतर ऊर्जा दक्षता वाले नए लॉजिक परिवार शामिल हैं।
* सुपरकंडक्टिंग लॉजिक में आरएसएफक्यू के कम्पैरिजन में बेहतर एनर्जी एफिशिएंसी वाले नए लॉजिक फैमिली सम्मिलित हैं।
* [[मात्रात्मक प्रवाह पैरामीटर]], एक संबंधित डिजिटल लॉजिक तकनीक।
* [[मात्रात्मक प्रवाह पैरामीटर|क्वांटम फ्लक्स परमेट्रोन]], रिलेटेड डिजिटल लॉजिक तकनीक।


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==
Line 48: Line 46:
==बाहरी संबंध==
==बाहरी संबंध==
*[https://web.archive.org/web/20040505001934/http://pavel.physics.sunysb.edu/RSFQ/Research/WhatIs/rsfqwte1.html An introduction to the basics and links to further information] at the [[State University of New York at Stony Brook]].
*[https://web.archive.org/web/20040505001934/http://pavel.physics.sunysb.edu/RSFQ/Research/WhatIs/rsfqwte1.html An introduction to the basics and links to further information] at the [[State University of New York at Stony Brook]].
* K.K. Likharev and V.K. Semenov, RSFQ logic/memory family: a new Josephson-junction technology for sub-terahertz-clock-frequency digital systems. IEEE Trans. Appl. Supercond. 1 (1991), 3. [[doi:10.1109/77.80745]]
* K.K. Likharev and V.K. Semenov, आरएसएफक्यू logic/memory family: a new Josephson-junction technology for sub-terahertz-clock-frequency digital systems. IEEE Trans. Appl. Supercond. 1 (1991), 3. [[doi:10.1109/77.80745]]
* 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.&nbsp;2996–2999, June 1995.
* 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.&nbsp;2996–2999, June 1995.
* [http://citeseer.ist.psu.edu/zinoviev96feasibility.html Feasibility Study of RSFQ-based Self-Routing Nonblocking Digital Switches (1996)]
* [http://citeseer.ist.psu.edu/zinoviev96feasibility.html Feasibility Study of आरएसएफक्यू-based Self-Routing Nonblocking Digital Switches (1996)]
*[http://citeseer.ist.psu.edu/zinoviev97design.html Design Issues in Ultra-Fast Ultra-Low-Power Superconductor Batcher-Banyan Switching Fabric Based on RSFQ Logic/Memory Family (1997)]
*[http://citeseer.ist.psu.edu/zinoviev97design.html Design Issues in Ultra-Fast Ultra-Low-Power Superconductor Batcher-Banyan Switching Fabric Based on आरएसएफक्यू Logic/Memory Family (1997)]
* [https://ieeexplore.ieee.org/document/403302 A Clock Distribution Scheme for Large RSFQ Circuits (1995)]
* [https://ieeexplore.ieee.org/document/403302 A Clock Distribution Scheme for Large आरएसएफक्यू Circuits (1995)]
* [http://www.ece.rochester.edu/projects/sde/publications/etc98/FEDReport.pdf Josephson Junction Digital Circuits – Challenges and Opportunities (Feldman 1998)]
* [http://www.ece.rochester.edu/projects/sde/publications/etc98/FEDReport.pdf Josephson Junction Digital Circuits – Challenges and Opportunities (Feldman 1998)]
* [https://spectrum.ieee.org/semiconductors/design/superconductor-ics-the-100ghz-second-generation  Superconductor ICs: the 100-GHz second generation] // IEEE Spectrum, 2000
* [https://spectrum.ieee.org/semiconductors/design/superconductor-ics-the-100ghz-second-generation  Superconductor ICs: the 100-GHz second generation] // IEEE Spectrum, 2000
[[Category: डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स]] [[Category: क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स]] [[Category: अतिचालकता]] [[Category: जोसेफसन प्रभाव]]


 
[[Category:CS1 errors]]
 
[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:Created On 26/07/2023]]
[[Category:Created On 26/07/2023]]
[[Category:Lua-based templates]]
[[Category:Machine Translated Page]]
[[Category:Pages with script errors]]
[[Category:Short description with empty Wikidata description]]
[[Category:Templates Vigyan Ready]]
[[Category:Templates that add a tracking category]]
[[Category:Templates that generate short descriptions]]
[[Category:Templates using TemplateData]]
[[Category:अतिचालकता]]
[[Category:क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स]]
[[Category:जोसेफसन प्रभाव]]
[[Category:डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स]]

Latest revision as of 11:52, 12 August 2023

इलेक्ट्रानिक्स में, रैपिड सिंगल फ्लक्स क्वांटम (आरएसएफक्यू) एक डिजिटल डाटा इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस है जो डिजिटल सिग्नल को प्रोसेस करने के लिए सुपरकंडक्टिंग डिवाइस, अर्थात् जोसेफसन जंक्शन का उपयोग करता है। आरएसएफक्यू लॉजिक में, इनफार्मेशन को मैग्नेटिक फ्लक्स क्वांटा के रूप में स्टोर किया जाता है और सिंगल फ्लक्स क्वांटम (एसएफक्यू) वोल्टेज पल्स के रूप में ट्रांसफर किया जाता है। आरएसएफक्यू सुपरकंडक्टिंग लॉजिक की एक फैमिली है। अन्य में रेसिप्रोकल क्वांटम लॉजिक (आरक्यूएल), ईआरएसएफक्यू - एनर्जी-एफिसिएंट आरएसएफक्यू वर्ज़न सम्मिलित है जो बायस रेसिस्टर्स का उपयोग नहीं करता है, आदि। जोसेफसन जंक्शन आरएसएफक्यू इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक्टिव एलिमेंट हैं, जैसे ट्रांजिस्टर सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक्टिव एलिमेंट हैं। आरएसएफक्यू एक क्लासिकल डिजिटल टेक्नोलॉजी है लेकिनक्वांटम कम्प्यूटिंग नहीं।

आरएसएफक्यू पारंपरिक कंप्यूटरों में उपयोग की जाने वाली सीएमओएस ट्रांजिस्टर तकनीक से बहुत अलग है:

  • सुपरकंडक्टिंग डिवाइस को क्रायोजेनिक टेम्परेचर की आवश्यकता होती है।
  • जोसेफसन जंक्शन द्वारा प्रोड्यूस्ड पीकोसैकन्ड-ड्यूरेशन एसएफक्यू वोल्टेज पल्स का उपयोग सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रांजिस्टर द्वारा प्रोड्यूस्ड वोल्टेज लेवल के स्थान पर डिजिटल इनफार्मेशन को एन्कोड करने, प्रोसेस करने और ट्रांसपोर्ट करने के लिए किया जाता है।
  • एसएफक्यू वोल्टेज पल्स सुपरकंडक्टिंग ट्रांसमिशन लाइन पर ट्रैवल करते हैं जिनमें बहुत छोटा, और सामान्यतः नेग्लिजिबल, डिस्परज़न होता है यदि पल्स का कोई स्पेक्ट्रल कॉम्पोनेन्ट सुपरकंडक्टर की एनर्जी गैप की फ्रीक्वेंसी से ऊपर नहीं होता है।
  • 1 पीएस के एसएफक्यू पल्स के केस में, सर्किट को 100 गीगाहर्ट्ज (प्रत्येक 10 पिकोसेकंड में एक पल्स) की फ्रीक्वेंसीयों पर क्लॉक करना संभव है।

एक एसएफक्यू पल्स तब उत्पन्न होता है जब जोसेफसन जंक्शन वाले सुपरकंडक्टिंग लूप के माध्यम से मैग्नेटिक फ्लो एक फ्लक्स क्वांटम द्वारा Φ0जंक्शन स्विचिंग के परिणामस्वरूप बदलता है। एसएफक्यू पल्स का एक क्वानटाइज़ड एरिया मैग्नेटिक फ्लो क्वांटम के कारण ʃV(t)dt = Φ0 ≈ 2.07×10−15 Wb = 2.07 mV⋅ps = 2.07 mA⋅pH होता है, जो सुपरकंडक्टर्स की एक फंडामेंटल प्रॉपर्टी है। जोसेफसन जंक्शनों के पैरामीटर के आधार पर, पल्स लगभग 2 mV के आयाम के साथ 1 पिकोसेकंड जितनी नैरो हो सकती हैं, या समान रूप से कम आयाम के साथ व्यापक (उदाहरण के लिए, 5-10 पिकोसेकंड) हो सकती हैं। पल्स आयाम का विशिष्ट मान लगभग 2IcRn है, जहां icRn जंक्शन क्रिटिकल करंट, Ic और जंक्शन डम्पिंग रेसिस्टर, Rnका प्रोडक्ट है। एनबी-बेस्ड जंक्शन टेक्नोलॉजी के लिए IcRn 1 mV के आर्डर पर है।

एडवांटेज

  • सीएमओएस सर्किट्री, माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड तकनीक के साथ इंटरऑपरेबल
  • एक्सट्रीमली  फ़ास्ट ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी: कुछ दसियों गीगाहर्ट्ज़ से लेकर हंड्रेड गीगाहर्ट्ज़ तक
  • कम पावर कंसम्पशन: प्रशीतन के लिए लेखांकन के बिना, सीएमओएस सेमीकंडक्टर सर्किट की तुलना में लगभग 100,000 गुना कम
  • एक्सिस्टिंग चिप मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी को आरएसएफक्यू सर्किटरी के निर्माण के लिए अडाप्ट किया जा सकता है
  • मैन्युफैक्चरिंग वैरिएशंस के प्रति गुड टॉलरेंस
  • आरएसएफक्यू सर्किटरी एसेंशियली सेल्फ-क्लॉकिंग है, जो असिंक्रोनस सर्किट डिज़ाइन को और अधिक प्रैक्टिकल बनाती है।

डिसएडवांटेज

  • क्रायोजेनिक कूलिंग की आवश्यकता है। ट्रेडिशनली इसे लिक्विड नाइट्रोजन और लिक्विड हीलियम जैसे क्रायोजेनिक लिक्विड पदार्थों का उपयोग करके प्राप्त किया गया है। हाल ही में, क्लोज्ड-साइकिल क्रायोकूलर, जैसे, पल्स ट्यूब रेफ्रिजरेटर ने काफी पॉप्युलैरिटी हासिल की है क्योंकि वे क्रायोजेनिक लिक्विड पदार्थों को एलिमिनेट करते हैं जो कॉस्टली हैं और समय-समय पर रिफिलिंग की आवश्यकता होती है। क्रायोजेनिक कूलिंग भी एक एडवांटेज है क्योंकि यह वर्किंग एन्वॉयरमेंट के थर्मल नॉइज़ को कम करता है।
  • हाई-टेम्परेचर वाले सुपरकंडक्टर्स के उपयोग के माध्यम से कूलिंग रीक्वायरमेन्ट में ढील दी जा सकती है। हालाँकि, हाई-Tc सुपरकंडक्टर का उपयोग करके आज तक केवल वेरी लो-कॉम्पलेक्सिटी वाले आरएफएसक्यू सर्किट प्राप्त किए गए हैं। ऐसा माना जाता है कि एसएफक्यू-आधारित डिजिटल प्रौद्योगिकियाँ ~ 20 K – 25 K से ऊपर के टेम्परेचर पर इमप्रैक्टिकल हो जाती हैं क्योंकि पैरामीटर EJ/kBT के घटने से बढ़ते टेम्परेचर T के साथ बिट एरर रेट्स (थर्मली-इंड्यूस्ड जंक्शन स्विचिंग) तीव्रता से बढ़ती है। जहां EJ = IcΦ0/2π जोसेफसन एनर्जी है।
  • स्टैटिक पावर डीसीपेशन जो सामान्यतः लॉजिक ऑपरेशन करने के लिए ड्रॉबैक में से एक और आवश्यक डायनामिक पावर से 10-100 गुना बड़ा होता है। हालाँकि, आरएसएफक्यू के ईआरएसएफक्यू वर्ज़न में स्टैटिक पावर डीसीपेशन के स्रोत बायस रेसिस्टर्स के स्थान पर सुपरकंडक्टिंग इंडक्टर्स और जोसेफसन जंक्शनों का उपयोग करके स्टैटिक पावर डीसीपेशन को एलिमिनेट कर दिया गया था।

एप्लीकेशन

यह भी देखें

  • सुपरकंडक्टिंग लॉजिक में आरएसएफक्यू के कम्पैरिजन में बेहतर एनर्जी एफिशिएंसी वाले नए लॉजिक फैमिली सम्मिलित हैं।
  • क्वांटम फ्लक्स परमेट्रोन, रिलेटेड डिजिटल लॉजिक तकनीक।

संदर्भ

  1. ↑ Yerosheva, Lilia Vitalyevna; Peter M. Kogge (April 2001). "High-Level Prototyping for the HTMT Petaflop Machine (2001)". Department of Computer Science and EngineeringNotre Dame, Indiana. CiteSeerX 10.1.1.23.4753. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  2. ↑ Bunyk, Paul, Mikhail Dorojevets, K. Likharev, and Dmitry Zinoviev. "RSFQ subsystem for HTMT petaFLOPS computing." Stony Brook HTMT Technical Report 3 (1997).


रीडिंग

बाहरी संबंध

Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=रैपिड_सिंगल_फ्लक्स_क्वांटम&oldid=245208’