中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员陈垒和王镇团队提出了一种新型3D nano-SQUID（三维结构的超导纳米量子干涉器件）超导存储器件，并发现利用其特有的偏离正弦函数的电流—位相关系，可以从原理上突破超导存储器的集成度瓶颈。该研究成果近日发表于《美国化学学会—纳米》。

高速超导存储器是发展超导高性能计算技术的核心器件之一。长期以来，由于存储原理、集成度等原因，超导存储器经历了漫长而迟缓的发展进程。在当前低温超导存储方案中，通过磁通量子存储数据是唯一有可能实现皮秒量级的高速读写速度，但是由于超导电路在存储磁通量子时受到电感条件限制，导致存储单元物理尺寸（目前60×60平方微米 ）难以缩小与集成，无法达到实际应用需求。

据悉，王镇、陈垒研究团队在2016年发明了一种3D结构的nano-SQUID器件，实现了器件综合性能的大幅度提升。在此基础上，研究人员通过深入研究3D nano-SQUID器件的物理和电学特性，发现了3D nano-SQUID的电流相位关系具有偏离约瑟夫森效应的正弦函数关系，为超导存储器件研究提供了一条新的研究思路。基于这条思路，研究人员设计、制备了一种新型3D nano-SQUID超导存储单元（8×9 平方微米），并成功验证了存储单元的读写功能，实验验证了偏离正弦函数的电流—相位关系在锁存磁通量子时可以等效于电路电感，为进一步缩小存储单元面积提供了科学依据。

该工作获得中科院先导专项，中科院前沿重点项目，中科院青促会，国家自然基金仪器研发等项目支持。

相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c04405