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:
04.06.2026. Компания Muon Space – еще один претендент на участие в рынке космических ЦОД
03.06.2026. Ученые из Японии и США разработали кремниевый спинтронный p-бит
08.05.2026. Кремниевые осцилляторы вместо кубитов - корейский путь к сверхбыстрым вычислениям
28.04.2026. Samsung представила кристалл DRAM, созданный по техпроцессу менее 10-нм
26.04.2026. Imec интегрировал модуляторы из ниобата и танталата лития на платформу кремниевой фотоники
24.04.2026. Cisco представила универсальный квантовый коммутатор для будущего квантового интернета
13.04.2026. Инженеры USC создали чип памяти, работающий при температуре 700 °C
24.03.2026. Норвежский стартап Lace Lithography привлек $40 млн на литографию с атомарным разрешением
19.03.2026. Южнокорейские ученые подтвердили возможность длительной работы ИИ-чипов в условиях космической радиации
16.03.2026. Бесшовный фотонный интерфейс чип-окружающая среда: прорывы 2025–2026 годов
12.03.2026. UMC и HyperLight объединили усилия для массового производства чиплетов на основе TFLN
12.03.2026. IBM и Lam Research объединяют усилия для разработки логики суб-1 нм
10.03.2026. Европа и Китай синхронно демонстрируют успех лазерной связи с геостационарными спутниками
10.03.2026. Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна
04.03.2026. Nvidia готовит процессор для инференса на базе технологий Groq, OpenAI станет якорным клиентом
04.03.2026. Нейросетевой кодек NESC обещает эпоху массовой спутниковой связи
03.03.2026. В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках
14.09. МегаФон и YADRO запустили 5G на российском оборудовании
14.09. МТС и «ИРТЕЯ» подключили российскую базовую станцию 5G к ядру коммерческой сети LTE в Екатеринбурге
14.09. 6G позволит операторам распределять кинетические токены?
13.09. В Японии успешно испытали беспроводный безбатарейный датчик утечки воды
13.09. Первый серийный фотолитограф ЗНТЦ 350 нм будет использовать компания «Маппер»
12.09. ASML раскрыла дорожную карту литографии: после High-NA последует Hyper-NA с апертурой 0,75
11.09. АО «Трамплин Холдинг» вложилась в дизайн-центр Malt System
11.09. МегаФон запустил в России сеть 5G
11.09. Билайн запустил 5G с увеличением скорости мобильного интернета в зоне покрытия до 30%
11.09. Т2 о запуске сети 5G в России
11.09. МТС открыла абонентам скоростную гигабитную сеть в 5 городах и включила 5G на частотах LTE
11.09. Минцифры объявило о запуске 5G в России в 16 городах
11.09. Сети NTN 5G и спутниковая подключенность - взгляд GSA
10.09. Ericsson развернула p5G в аэропорту США
10.09. MWS Cloud: ритейл стал лидером по потреблению услуг резервного копирования
14.09. Серия Honor Magic 9 получит 3 модели, в том числе с АКБ до 11 000 мАч
14.09. Samsung начала продавать восстановленные Galaxy S26 и S26 Ultra в Индии
14.09. Vivo Buds с 50 часами работы и 42 мс задержкой за $20 представлены в Индии
11.09. HMD возрождает бренд Asha - представлен бюджетный смартфон Asha 30
11.09. Apple представила AirPods 5 – улучшенное шумоподавление и Live Translation
11.09. Apple представила Watch Series 12 и Watch Ultra 4 – новый чип S11 и рекордная автономность
10.09. Apple представила iPhone 18 Pro и 18 Pro Max: 2-нм чип A20 Pro и камера с переменной диафрагмой
10.09. Apple iPhone Duo – первый складной смартфон Apple оценен в $1999
10.09. Realme представит 16 Pro и Buds T500 Pro в стилистике вселенной Гарри Поттера
10.09. Tecno Camon Slim 5G получил корпус толщиной 6.39 мм, 144 Гц AMOLED-экран и АКБ 6000 мАч
09.09. Xiaomi Pad 9 Pro Max – флагманский планшет на Xring O3 с 13.3" 144 Гц и 12000 мАч
09.09. Oppo A7 Pro с АКБ 8000 мАч, зарядкой 45 Вт и ценой от $330 представлен в Китае
09.09. Infinix Xpad 30 Pro с 2.5K-экраном и АКБ 8200 мАч представлен глобально
08.09. Samsung Galaxy A07s – доступный смартфон с шестью годами обновлений
08.09. Xplora Go Pad – планшет для детей с упором на родительский контроль
08.09. Появилась информация дизайне и характеристиках Poco C95 Pro 4G
07.09. Xiaomi Smart Band 11 стал ярче, тоньше и дольше работает
07.09. Oppo A7 Pro с АКБ 8000 мАч, IP69K и AI-защитой замечен в официальном листинге
07.09. Motorola Edge 70 Plus с 200 МП камерой и АКБ 6500 мАч представлен в Европе
07.09. Poco X8 Power с АКБ 10 000 мАч, зарядкой 100 Вт и защитой IP69 представлен в Индии