约瑟夫森结神经元

利用超导约瑟夫森结与双电容膜等效电路，建立能够感知磁场的神经元模型

杨飞飞 · 马军 · 任国栋

Journal of Theoretical Biology 2023

技术优势

神经元能感知磁场

超导约瑟夫森结通道电流具有磁场响应，任何电磁场或电刺激的变化都能有效改变膜电位。

实现双层膜能量交换

通过两个电容与线性电阻耦合，模拟细胞内外膜之间的能量交换，解释了神经元活动的能量机制。

可以预测相干共振

在噪声扰动下，模型能够出现相干共振，从而稳定神经元的放电规律。

应用场景

• 神经形态计算：用超导神经元电路模拟生物神经放电、构建低功耗神经形态计算。
• 超导电路：将约瑟夫森结作为磁敏元件集成进神经电路，扩展超导电路功能。
• 磁场传感：利用约瑟夫森结通道电流的磁场效应，直接由膜电位读出磁场变化。