Introduzione

Memoria superconduttiva termoelettrica operante a T<1K, pienamente compatibile con l’hardware dei processori quantistici. Gli stati logici della memoria sono nel voltaggio di uscita, dell’ordine del gap superconduttivo, che si genera alla presenza di una differenza di temperatura finita che alimenta la memoria (effetto termoelettrico bipolare). La memoria ottimizza il consumo di energia dei processori quantistici risolvendo la richiesta di una memoria superconduttiva con uscita in tensione ma controllata in corrente.

Caratteristiche Tecniche

Memoria superconduttiva: parallelo tra l’elemento termoelettrico bipolare (BTE) ed una resistenza. Il BTE è una giunzione tunnel fatta con due superconduttori a gap diverso tenute a differenti temperature e dove la parte calda è quella con il gap maggiore. Per forte opacità della barriera tunnel e per differenze di temperatura sufficientemente grosse, il BTE sviluppa spontaneamente un termovoltaggio Seebeck con segno opposto ±V_S (bipolarità).  I due opposti valori costituiscono gli stati logici della memoria. Il generatore di corrente, che rappresenta il sistema di scrittura/cancellazione della memoria, è applicato in parallelo alla memoria superconduttiva. Esso è collegato in maniera da mandare un impulso di corrente ±I_b in the parallelo sul BTE e la resistenza, scrivendo la memoria. Quando il BTE è termoattivo (generazione di termocorrente contro il bias) la corrente fluisce nel carico in assenza di corrente di controllo (I_b=0), determinando il voltaggio ai capi della memoria (carico) e conseguentemente lo stato logico memorizzato.
L’invenzione è stata dimostrata funzionante (proof of concept) in laboratorio (TRL3).

Possibili Applicazioni

• Memoria superconducttiva controllata in corrente per processori quantistici superconduttivi operanti a temperature al di sotto del Kelvin;
• Tecnologia “on-chip” di risparmio energetico per processori quantistici;
• Tecnologia “on-chip” per una RAM superconduttiva a molti-bit per processori quantistici.

Vantaggi

• Risparmio energetico in processori quantistici superconduttivi;
• Scalabilità della RAM in processori quantistici superconduttivi;
• Integrazione con i nanodispositivi dove la corrente critica è controllata da effetti di gate per realizzare circuiti logici superconduttivi per la computazione classica estremamente veloci;
• Piena integrabilità con tutte le tecnologie quantistiche superconduttive per i sensori quantistici, la comunicazione e la simulazione quantistica.