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:
13.08.2026. Геостационарные спутники еще поживут за счет «дозаправки в космосе»
13.08.2026. Lockheed Martin и Verizon показали обнаружение летающих беспилотников с помощью сети 5G и ИИ
31.07.2026. В МФТИ разработали технологию, которая позволит работать с двумерными материалами типа дисульфида молибдена
08.07.2026. SpaceX запустила первый в мире коммерческий спутник с бета-вольтаическим источником энергии
26.06.2026. IBM представила технологию, обещающую плотность размещения узлов от 7А
25.06.2026. Nokia Autonomous Network Fabric на платформе AWS – основа конкурентоспособности операторов в эпоху ИИ?
11.06.2026. От квантового распределения ключа к системам с оптическими вихрями
11.06.2026. В Южной Корее экспериментируют с комбинацией оксида цинка ZnO и теллура Te
10.06.2026. Nvidia претендует на серьезные позиции на рынке AI-RAN / 6G?
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
14.11. Операторы связи и банки нашли компромиссное решение?
13.11. Infineon освоила выпуск рабочих чипов на 300-мм пластинах SiC
13.11. SMIC: цепочка поставок чипов для ИИ останется "дефицитной" до 2027 года
13.11. MWS Cloud запустила ночные тарифы на LLM в GPT Model Hub
13.11. VEON купил узбекский Perfectum за $207 млн. Анализируя сделку
13.11. Билайн нарастил мощности 4G в историческом центре и микрорайонах Йошкар-Олы
12.11. МегаФон построит частную сеть pLTE в Махачкалинском морском торговом порту
12.11. В упаковочное предприятие Samsung Electronics в Асане вложат более $30 млрд
12.11. Восемь обновленных спутников Globalstar завершили первичные орбитальные испытания
12.11. Билайн нарастил покрытие и емкость сети в строящемся ЖК в Улан-Удэ
12.11. МТС развернула БС в селе Андреевка Амурской области
11.11. МегаФон и МТС объявляют совместную позицию по вопросам текущего взаимодействия с банками
11.11. Российские корпоративные клиенты всё охотнее рекомендуют отечественную технику
11.11. Microsoft давит на администрацию президента США, выступая против запрета импорта чипов из Китая
13.11. Honor может вернуть переменную диафрагму в серии Magic10
13.11. Oppo A7 Ultra может получить АКБ емкостью 12000 мАч
12.11. Poco X8s стал доступен в Европе
12.11. В сети появились макеты трёх моделей серии Samsung Galaxy S27
12.11. Samsung официально раскрыла переход галереи на хранилище Google
11.11. Утечка раскрыла ёмкость батарей и общие черты iPhone 18 и 18e
11.11. OnePlus 17 может войти в число широкоэкранных флагманов 2027 года
11.11. В сети появились макеты iPhone Air 2 и iPhone 18
10.11. Oppo Pad Air6 с 12.1" экраном 120 Гц и Dimensity 7360 Super представлен официально
10.11. Bixby в One UI 9.5 получит автоматические задачи
10.11. Vivo работает над серийным АКБ ёмкостью 11 970 мАч
09.11. Серия Huawei Nova 17 получит 200-МП камеру и новые дисплеи
09.11. Realme 17 Pro – утечка указывает на батарею емкостью 10 000 мАч и Dimensity 7300
09.11. Утечка о Xiaomi 18 подтверждает 100-ваттную зарядку
06.11. Motorola представила Moto Watch 2 Fit и Moto Buds 2 Ultra
06.11. Motorola Signature 27 с АКБ 7000 мАч и 200-МП перископом представлен официально
05.11. Honor готовит смартфон с батареей 14 000–15 000 мАч
05.11. Утечка показывает дизайн в стиле Pixel 11 Pro Fold
05.11. Утечка о Samsung Galaxy A38 раскрыла батарею 6000 мАч
04.11. Утечка раскрыла характеристики и сроки выхода iPhone 18, 18e и Air 2