ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». Игорь Соловьёв и Николай Кленов из лаборатории физики наноструктур НИИЯФ МГУ, возглавляемой профессором Михаилом Юрьевичем Куприяновым, вместе с коллегами из Института физики твердого тела РАН (лаборатория профессора В.В. Рязанова) и фирмы HYPRES (США) разработали перспективный управляющий элемент для сверхпроводниковой памяти нового поколения на основе джозефсоновских структур, содержащих сверхпроводящие и магнитные материалы.

Сверхпроводниковые базовые элементы основаны на джозефсоновском эффекте – бездиссипативном протекании тока (так называемого сверхтока) сквозь тонкий слой несверхпроводящего материала, соединяющий два сверхпроводника.

«Сверхпроводимость разрушается в присутствии даже сравнительно слабого магнитного поля, а вот ферромагнетики, обычно используемые при создании ячеек памяти, приложенное магнитное поле усиливают. Этот антагонизм сверхпроводимости и ферромагнетизма и мешал до сих пор создавать компактные джозефсоновские элементы памяти, управляемые слабыми магнитными и токовыми сигналами», – комментирует стоявшие перед сверхпроводящей электроникой проблемы Николай Кленов.

Российские учёные разработали особый магнитный джозефсоновский контакт с использованием слабоферромагнитного сплава. Оказалось, что если два сверхпроводящих электрода (S) разделить достаточно тонкими (порядка 10… 20 нм) слоями магнитного (F), сверхпроводящего (s) и изолирующего (I) материалов, то тогда всё равно будет возможно существование наведённого сверхтока через такую структуру, причём свойства этого сверхтока могут кардинальным образом меняться, например, за счёт перемагничивания F-слоя внешним магнитным полем. Предложенный SIsFS контакт при оптимальном подборе параметров должен объединять и достоинства обычного в сверхпроводниковой электронике контакта сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (SIS) с высокой характерной частотой (до нескольких сотен ГГц), и возможности для магнитного управления его свойствами, типичные для структуры с магнитными слоями.

Попытки создать компьютеры на сверхпроводниковых элементах предпринимаются с середины ХX века. Однако до сих пор все они сталкивались с двумя тесно связанными проблемами.

Используя традиционную технологию создания активных сверхпроводящих элементов (джозефсоновских контактов – сверхпроводниковых аналогов диодов), изготовить компактное и быстрое запоминающее устройство было невозможно. Точно также не удавалось уменьшить характерные размеры элементной базы со скоростью, доступной для полупроводниковой технологии.
Однако к концу 2000-х гг. развитие нанотехнологий позволило вплотную приступить к решению этих связанных проблем. В России работа над новыми базовыми элементами сверхпроводникового компьютера проводилась в рамках проекта, поддержанного ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».