ИСТИНА

В работе представлен ряд достижений в области микроскопической теории гибридных сверхпроводящих структур с ферромагнитными и нормальными слоями в области слабой связи. Так, была предложена концепция компактного фи-контакта (с характерными размерами значительно меньшими джозефсоновской длины проникновения), разработана теория быстродействующих двойных джозефсоновских контактов с туннельным и ферромагнитным слоем, исследованы топологические эффекты (состояния нулевой энергии и спонтанные) в структурах с p-волновыми сверхпроводниками, найдены метастабильные состояния в джозефсоновских контактах со значительной второй гармоникой в ток-фазовой зависимости, предсказано появление доменов сверхпроводящей фазы в тонких слоях внутри джозефсоновских контактов. На основе данных исследований была получена возможность многократно улучшить быстродействие магнитных джозефсоновских контактов, а также предложить ряд принципиально новых устройств: поворотный джозефсоновский вентиль, на доменах джозефсоновской фазы, а также элемент памяти на защищенных фазовых состояниях. Последние устройства отличаются тем, что функционируют за счет управления фазой сверхпроводящего бозе-конденсата и не требуют перемагничивания элементов системы. Исследования основ макроскопической квантовой интерференции позволили создать новые методы расчета статических и динамических характеристик сверхпроводниковых схем на базе джозефсоновских контактов. В частности, построены и апробированы новые аналитические выражения для описания отклика сверхпроводящих квантовых интерферометров на внешний магнитный сигнал. Полученные фундаментальные результаты в области физики джозефсоновских контактов и многоконтактных систем легли в основу новых разработанных подходов к созданию быстродействующей и энергоэффективной элементной базы устройств приема сигнала и обработки информации, включая, например, аналоговые и цифровые преобразователи магнитного сигнала в напряжение на базе сверхпроводящих квантовых интерферометров. Были созданы методики для разработки и проектирования компактных (до 100 нм) фазовых батарей. Были разработаны, спроектированы и исследованы экспериментально базовые элементы постоянных запоминающих устройств на основе джозефсоновских гетероструктур со сверхпроводящими, изолирующими и магнитными слоями в области слабой связи (длительность операции «Считывание» уменьшена до 10 пс). Для базовых элементов оперативных запоминающих устройств выявлены возможности сделать длительность операции «Запись» менее 1 нс. Предложены методы создания ячеек для нейросетевого блока обработки сигналов на основе одно- и двухконтактных сверхпроводящих квантовых интерферометров, шунтированных дополнительной индуктивностью с энергоэффективностью на уровне долей аДж на операцию. Разработана концепция осуществления манипуляций с состояниями сверхпроводящих квантовых битов пикосекундными импульсами магнитного потока, созданными за счет воздействия распространяющихся по нелинейным джозефсоновским средам солитоноподобных возбуждений.