基于涡旋的超导存储单元数值建模：流形量子点动力学与几何优化

稠密随机存取存储器的缺乏是数字超导计算机发展的主要障碍之一。 有人提出，AVRAM 存储单元可通过存储单个阿比克森涡旋（超导体中最小的量子对象）来实现从纳米尺度的大幅缩小。 本文使用时依赖 Ginzburg-Landau 方程对此类存储单元进行数值建模。该单元代表一个包含小型超导岛、用于涡旋进入的非对称凹陷、导轨和涡旋陷阱的流形量子点。我们确定了在零磁场下运行的 optimal 几何参数，以及由短电流脉冲控制涡旋运动的条件。我们报告了涡旋运动速度比宏观超导体快一个数量级以上，这一现象归因于与亚微米岛边缘的强相互作用，以及轨道中非平衡效应导致的涡流粘度显著降低。我们的结果表明，这类存储单元可缩小至约等于伦敦渗透深度 100 纳米的尺度，并可实现皮秒级超快开关，单位操作能耗仅为 0.1 亚焦耳。