パラメトロン

パラメトロン

パラメトロンは、1954年に東京大学の後藤英一によって発明された論理素子で、フェライトコアのヒステリシス特性を利用したデバイスです。この素子は、コンピュータの初期において真空管やトランジスタの使用を大幅に削減し、効率的な情報処理を可能にしました。当時、日本ではコンピュータ予算が限られていたため、新たな技術の導入は急務でした。パラメトロンはそのニーズに応え、多数のコンピュータが日本で開発されました。

パラメトロンの原理

パラメトロンは、フェライトコアにコイルとキャパシタを組み合わせた共振回路を基盤にしています。励振のために交流電流を流すことで、コアの磁性が引き起こすパラメータ励振と呼ばれる現象を発生させ、情報を二つの異なる状態に分割することができます。この特性により、情報の記憶と論理演算が可能になります。また、「多数決論理」と呼ばれる演算が実現できるため、複雑な計算も行えるのです。

長所と短所

パラメトロンの特長は、真空管に比べてコストが非常に低く、速度が速いリレーに近い性能を持ちながらも、機械的接点がないため安定性が高いことです。さらに、フェライトコアの耐久性も利点の一つです。一方で、トランジスタと比べると消費電力が多く、動作周波数は遅いという課題がありました。また、発熱によって動作が不安定になることもあり、小型化の際には機能が損なわれることがありました。

1960年代以降の展開

1960年代になると、トランジスタの性能向上が著しく、パラメトロンは徐々に使用されなくなりました。しかし、2010年代以降、パラメトロンの原理に基づいた量子コンピュータの研究が進む中で再び注目されるようになりました。特に、2014年にはNECと理化学研究所の共同研究により、超伝導回路を用いた新たなパラメトロン素子が開発され、量子アニーリングマシンの実現に向けた進展が見られます。

日本におけるパラメトロンコンピュータ

日本で開発されたパラメトロンコンピュータには、Tokyo UniversityによるPCシリーズがあり、特にPC-1とPC-2は重要な位置を占めています。PC-1は、後藤が発明した4400個のパラメトロンを使用し、基本的な計算を行うことができました。一方、PC-2は科学計算用にパワーアップし、浮動小数点演算や多彩な計算機能を搭載し、当時の最速性能を誇っていました。

今後の展望

パラメトロンに触発された新しい論理素子や技術は、量子コンピュータなどの先端技術において活用されており、今後もこの分野の研究は続くでしょう。再評価されることで、パラメトロンの理念が現代のテクノロジーに新たな価値をもたらすことが期待されます。パラメトロンの原理を応用した様々な素子の開発が進んでおり、物理学や工学の分野での新たな可能性を秘めた技術として、今後の動向が注目されます。

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