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
13.02. [Новинки] Анонсы: Honor X6d — глобальная версия Play 60A с улучшенной камерой / MForum.ru
13.02. [Новинки] Анонсы: Lava Yuva Star 3 — сверхбюджетный Android 15 Go с защитой IP64 и чистым ПО / MForum.ru
12.02. [Новинки] Слухи: Samsung подтвердила анонс Galaxy S26 25 февраля, но полные спецификации и цены раскрыты до премьеры / MForum.ru
12.02. [Новинки] Анонсы: Infinix Note 60 Pro — вдохновлен iPhone и Nothing, чип от Qualcomm и батарея 6500 мАч / MForum.ru
12.02. [Новинки] Слухи: Honor 600 Lite засветился в Geekbench с чипом Dimensity 7100 и Android 16 «из коробки» / MForum.ru
11.02. [Новинки] Анонсы: Oppo K14x — эволюция бюджетника с батареей 6500 мАч и зарядкой 45 Вт / MForum.ru
11.02. [Новинки] Слухи: Oppo тестирует батарею ёмкостью 8500 мАч для будущего флагмана / MForum.ru
10.02. [Новинки] Анонсы: itel A100 — бюджетник с 90 Гц дисплеем, защитой по армейскому стандарту и бесплатными звонками без сети / MForum.ru
10.02. [Новинки] Анонс: Samsung Galaxy F70e — доступная новинка с экраном 120 Гц, но на старом «железе» / MForum.ru
10.02. [Новинки] Слухи: Vivo X Fold 6 может получить 200 Мп камеру и мультиспектральный сенсор, чтобы стать главным фото-раскладушкой / MForum.ru
09.02. [Новинки] Слухи: новый базовый iPad получит чип A18 и 8 ГБ ОЗУ для поддержки Apple Intelligence / MForum.ru
09.02. [Новинки] Слухи: Samsung Galaxy S26 получит ускоренную беспроводную зарядку, но снова останется без магнитов / MForum.ru
06.02. [Новинки] Слухи: Oppo готовит два разных Find X9s, один для Китая, второй мирового рынка / MForum.ru
06.02. [Новинки] Слухи: опубликованы официальные рендеры Pixel 10a в новом цвете Lavender / MForum.ru
06.02. [Новинки] Слухи: Oppo готовит K14 Turbo и K14 Turbo Pro с активным охлаждением и чипом Dimensity 9500s / MForum.ru
05.02. [Новинки] Анонсы: iQOO 15 Ultra — первый смартфон бренда с активным охлаждением и статусом «Ultra» / MForum.ru
05.02. [Новинки] Слухи: На рендерах показан дизайн Galaxy Buds 4 и Buds 4 Pro с прозрачной крышкой кейса / MForum.ru
05.02. [Новинки] Слухи: Vivo X300 Ultra получит две камеры на 200 Мп и батарею 7000 мАч / MForum.ru
04.02. [Новинки] Слухи: Зачем планшетам и часам свой отдельный анонс? / MForum.ru
04.02. [Новинки] Анонсы: TCL K70 - стратегия выживания в нише «неубиваемых» бюджетников / MForum.ru