MForum.ru
02.01.2026,
Adiabatic Quantum-Flux-Parametron (AQFP) — это семейство сверхпроводниковой логики, разработанное для создания энергоэффективных вычислительных систем. Технология основана на принципе параметрона с квантовым потоком, или как еще говорят, квантового флюкс-параметрона (Quantum Flux Parametron, QFP), предложенном в 1950-х годах, но адаптированном для адиабатического (реверсивного) переключения, чтобы минимизировать энергопотери.
AQFP относится к области сверхпроводниковой электроники и предназначена для работы в криогенных условиях (обычно при температуре 4,2 K). AQFP не является полноценной квантовой вычислительной технологией (как кубиты в квантовых компьютерах), а представляет собой классическую логику с использованием квантовых эффектов Джозефсона для сверхнизкого энергопотребления.
Разработки AQFP на сегодняшний день идут преимущественно в Японии (NEC, Yokohama National University, AIST) с 2010-х годов. Впрочем, занимаются ею и в США, например, в MIT Lincoln Laboratory.
Принципы работы
AQFP использует сверхпроводящие петли (rf-SQUID) с джозефсоновскими переходами (Josephson junctions) для представления логических состояний. Основной элемент — буфер, состоящий из двойного SQUID, где логика определяется направлением выходного тока, соответствующего хранению кванта магнитного потока.
🔹 Адиабатическое переключение. Энергия переключения может быть ниже 10⁻²¹ Дж (зептоджоули) на джозефсоновский переход. Это очень мало и близко к теоретически достижимым термодинамическим пределам. Но требует охлаждения до 4.2 К.
🔹 Питание и тактирование. Токи возбуждения служат одновременно источником питания и тактовыми сигналами. Многофазная схема обеспечивает последовательную активацию гейтов и передачу данных.
🔹 Элементы логики. Созданы и испытаны буферы, инверторы, сплиттеры, majority-гейты (для AND/OR), ветвления. Из базовых блоков можно создавать сложные логические структуры, как и в обычной логике.
🔹 Доступные частоты. Оценки расходятся, но точно быстрее, чем CMOS. Возможно, уступая RSFQ-логике (Rapid Single Flux Quantum).
🔹 Что в основе? Ниобиевая (Nb) технология с высокой плотностью тока (до 10 кА/см²), поддемпфированные джозефсоновские переходы для снижения потерь.
Технология минимизирует статические потери (без DC-смещения, как в RSFQ) и динамические диссипации за счёт адиабатического режима.
Преимущества и недостатки
Энергоэффективность. AQFP позволяет достичь энергоэффективности в 10⁴–10⁵ раз лучше, чем у CMOS (например, 9–48 тысяч по «энергии на операцию» по сравнению с 12–40 нм FinFET). Конечно, этот гигантский разрыв смазывает необходимость криогенного охлаждения, но даже «на круг» получается на 2 порядка эффективнее, чем при использовании CMOS полупроводников.
Это коммерчески доступная технология или пока что нет?
AQFP остаётся преимущественно научной и исследовательской технологией, с акцентом на демонстрацию прототипов.
Подборка статусных новостей
Были показаны, например, 8-битный сумматор; 16-словный регистр; 10000-гейтовый чип; 4-битный RISC-V микропроцессор MANA (460 джозефсоновских переходов); интерфейсы для детекторов единичных фотонов.
Созданы стандартные библиотеки элементов под ниобиевый техпроцесс и EDA-инструменты для синтеза, размещения и маршрутизации (включая HDL-симуляции). Синтезировано 18 схем, включая изделия для бенчмарков, ИИ-ускорители и 32-битный RISC-V ALU.
В последние три года идет создание масштабируемых flux-контроллеров кубитов (AQFP/SFQ), микроволновых мультиплексированных контроллеров кубитов с низким энергопотреблением (7 пВт на джозефсоновский переход), компактных ячеек памяти для регистровых файлов. Разрабатывается FPGA на AQFP. Тестируются новые техпроцессы. Ожидается интеграция в квантовые контроллеры.
Место технологии
На 2026 год нет свидетельств о коммерческих процессорах или полноценных вычислительных устройствах на базе AQFP. Все разработки — лабораторные прототипы, демонстрирующие теоретическую возможность создания, но не готовые к массовому производству. Технология фокусируется на преодолении ограничений энергопотребления в ИКТ.
Где, в теории, смогут применяться в будущем
А что в других странах?
Прямых упоминаний исследований в области AQFP в России навскидку не нашел, но учитывая такие российские проекты как Суперквант, можно говорить, что в целом направлением сверхпроводящей микроэлектроники в нашей стране занимаются. В частности, есть публикации по сверхпроводящим ячейкам, интерферометрам на основе джозефсоновских переходов, логике на основе квантового флюкса.
Но публикаций по AQFP-процессорам, ядрам или вычислительным платформам в открытых источниках не увидел.
В Китае впрямую тема AQFP упоминается не редко, но в целом адиабатическим сверхпроводящим схемам общего рода посвящается немало статей, которые развивают теоретические и экспериментальные основы.
В Китае действует ряд лабораторий, занимающихся сверхпроводящими логическими элементами и квантовыми схемами (Шанхайский университет Цзяо Тун), включая джозефсоновские элементы (Университет Цинхуа) и работы по моделированию интегральных сверхпроводящих схем (Синьхуа Ухань / Университет Цзилинь). И, конечно, есть центры Китайской академии наук по сверхпроводящим технологиям. Ничего, близкого к практическому применению не видно.
В Европе темой адиабатической логики занимаются. Но на той же «ранней стадии», в основном научно-лабораторной.
Кто драйвит исследования AQFP?
На текущий момент, как обычно – военные и правительства, которые решают свои узкие задачи. В ближайшие годы так и будет.
В 2025-2028 году технология будет применяться в научных и оборонных лабораториях для управления квантовыми процессорами, как криогенные контроллеры, сверхэнергоэффективные ALU малой сложности. Искать их можно будет в оборонных НИИ, национальных лабораториях, космических агентствах и в разведывательных структурах. Этот процесс уже начался и он, конечно, не публичный.
В 2028-2035 годы начнется выход из лабораторий в практическое применение.
Какие можно ожидать применения
После 2035 года – расширение, но не доминирование.
AQFP не заменит CMOS. Не будет ни массовых серверов, ни, тем более, AQFP-ноутбуков. Но в криогенной электронике AQFP может стать стандартным и массовым решением.
Прогнозный порядок вывода AQFP в практические применения
Япония, затем США, позднее - Китай. Россия и Европа, скорее всего, запоздают. Впрочем, человеку не дано знать будущее.
--
За новостями наземного и спутникового телекома удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости телекома, новости искусственного интеллекта и ЦОД вы найдете в канале abloudRealTime, новости микроэлектроники можно найти в моем канале RUSmicro, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте
теги: горизонты технологий AQFP криогенные технологии сверхпроводящая логика
--
Публикации по теме:
04.01. [Новости компаний] Горизонты технологий: Вертикальные 2T0C-ячейки и архитектура 4F²: путь к монолитной 3D DRAM / MForum.ru
01.01. [Новости компаний] Микроэлектроника: Орбитальное производство полупроводников – британская Space Forge получила плазму в условиях автономного коммерческого спутника / MForum.ru
30.12. [Новости компаний] Спутниковая связь: Как нам обустроить низкоорбитальные созвездия – можно ли улучшить Starlink? / MForum.ru
26.11. [Новости компаний] Горизонты технологий: МТС разрабатывает и внедряет технологию оптоволоконной сенсорики / MForum.ru
07.11. [Новости компаний] Микроэлектроника: Ученые создали метод сборки 2D-полупроводников с контролем на атомарном уровне / MForum.ru
30.01. [Новинки] Анонсы: Motorola представила Moto G17 и G17 Power / MForum.ru
30.01. [Новинки] Слухи: Рендеры Samsung Galaxy A57 и A37 показали минимум внешних изменений / MForum.ru
29.01. [Новинки] Анонсы: Vivo Y31d – 4G-смартфон с батареей-рекордсменом и защитой IP69+ / MForum.ru
29.01. [Новинки] Анонсы: Motorola G77 и G67 обновляют канон доступных «рабочих лошадок» / MForum.ru
28.01. [Новинки] ПО: Apple ставит рекорд поддержки – 13-летний iPhone 5s получил критическое обновление в 2026 году / MForum.ru
28.01. [Новинки] Слухи: iQOO готовит 15R с чипом 3 нм и рекордом Antutu / MForum.ru
28.01. [Новинки] Анонсы: В Индии представлен Vivo X200T с тройной камерой Zeiss, чипом 3 нм и ценой €550 / MForum.ru
27.01. [Новинки] Слухи: Oppo Find X9s получит двойную 200 МП камеру в компактном корпусе / MForum.ru
27.01. [Новинки] Анонсы: HMD Watch X1 и P1 — смарт-часы для тех, кому не нужен смартфон на запястье / MForum.ru
26.01. [Новинки] Слухи: Infinix готовит анонс Smart 20 с Android 16 и АКБ 5100 мАч / MForum.ru
26.01. [Новинки] Это интересно: 200 Мп сенсоры в 2026: от массового хита до эксклюзивного флагмана / MForum.ru
26.01. [Новинки] Слухи: TENAA раскрыла дизайн и характеристики Samsung Galaxy A57 / MForum.ru
23.01. [Новинки] Анонсы: Представлен Realme Neo8 с батареей 8000 мАч, 3.5x перископом и ценой от $370 / MForum.ru
23.01. [Новинки] Слухи: Samsung Galaxy S26 выйдут в Корее 11 марта, Unpacked назначен на 25 февраля / MForum.ru
22.01. [Новинки] Анонсы: Nubia RedMagic 11 Air – самый тонкий в мире игровой телефон с вентилятором и батареей на 7000 мАч / MForum.ru
22.01. [Новинки] Слухи: OnePlus 16 прочат батарею 9000 мАч и 200-мегапиксельный перископ / MForum.ru
22.01. [Новинки] Анонсы: Oppo представляет Reno 15 FS для Европы / MForum.ru
21.01. [Новинки] Анонсы: Honor Watch GS 5 – 23-дневная батарея и скрининг сердца за $100 / MForum.ru
21.01. [Новинки] Слухи: Motorola готовит Edge 70 Fusion с батареей на 7000 мАч и экраном яркостью 5200 нит / MForum.ru
21.01. [Новинки] Слухи: Samsung Galaxy A57 засветился в TENAA / MForum.ru