Superconducting Electronics

پیدایش مؤسسه مطالعات پیشرفته ناتو (ASI) که این جلد بر اساس آن است، در تابستان 1986 رخ داد، زمانی که ما متوجه شدیم که در اوایل دهه 1980 پیشرفت قابل توجهی در زمینه الکترونیک ابررسانا و الکترونیک صورت گرفته است. در کاربردهای این فناوری علیرغم این پیشرفت، این تصور در میان بسیاری از مهندسان و دانشمندان وجود داشت که، به استثنای تعداد محدودی از مطالعات و کاربردهای بنیادی باطنی (مثلاً استاندارد ولتاژ جوزفسون یا مغناطیس سنج SQUID)، آینده قابل توجهی برای سیستم های الکترونیکی وجود ندارد. ترکیب عناصر ابررسانا یکی از دلایل اصلی این تصور، بیزاری از استفاده از هلیوم مایع یا شامل مایع کننده هلیوم چرخه بسته بود. علاوه بر این، بسیاری از منتقدان احساس کردند که لغو پروژه کامپیوتری ابررسانا توسط آی‌بی‌ام در سال 1983، «اثباتی» است که ابررساناها نمی‌توانند در پردازش سیگنال با سرعت بالا با نیمه‌رساناها رقابت کنند. از دیدگاه ما، نیاز به هلیوم مایع با عملکرد بهبود یافته، یعنی. e.، سرعت بیشتر، نویز کمتر، حساسیت بیشتر و اتلاف توان بسیار کمتر. برای بسیاری از کاربردهای تجاری، پزشکی، علمی و نظامی، این ویژگی‌ها می‌توانند منجر به افزایش قابلیت (مانند پردازش سیگنال در زمان واقعی فشرده) یا اندازه‌گیری‌هایی شوند که با استفاده از هیچ فناوری دیگری قابل انجام نیستند (مانند مغناطیس سنجی SQUID برای تشخیص فعالیت‌های عصبی).

The genesis of the NATO Advanced Study Institute (ASI) upon which this volume is based, occurred during the summer of 1986 when we came to the realization that there had been significant progress during the early 1980's in the field of superconducting electronics and in applications of this technology. Despite this progress, there was a perception among many engineers and scientists that, with the possible exception of a limited number of esoteric fundamental studies and applications (e.g., the Josephson voltage standard or the SQUID magnetometer), there was no significant future for electronic systems incorporating superconducting elements. One of the major reasons for this perception was the aversion to handling liquid helium or including a closed-cycle helium liquefier. In addition, many critics felt that IBM's cancellation of its superconducting computer project in 1983 was "proof" that superconductors could not possibly compete with semiconductors in high-speed signal processing. From our perspective, the need for liquid helium was outweighed by improved performance, i. e., higher speed, lower noise, greater sensitivity and much lower power dissipation. For many commercial, medical, scientific and military applications, these attributes can lead to either enhanced capability (e.g., compact real-time signal processing) or measurements that cannot be made using any other technology (e.g., SQUID magnetometry to detect neuromagnetic activity).