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:
16.03. Бесшовный фотонный интерфейс чип-окружающая среда: прорывы 2025–2026 годов
12.03. UMC и HyperLight объединили усилия для массового производства чиплетов на основе TFLN
12.03. IBM и Lam Research объединяют усилия для разработки логики суб-1 нм
10.03. Европа и Китай синхронно демонстрируют успех лазерной связи с геостационарными спутниками
10.03. Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна
04.03. Nvidia готовит процессор для инференса на базе технологий Groq, OpenAI станет якорным клиентом
04.03. Нейросетевой кодек NESC обещает эпоху массовой спутниковой связи
03.03. В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках
24.02. ASML добилась удвоения мощности источника света в EUV-машинах
24.02. В 2026 году в России может появиться фотолитограф нового поколения?
17.02. В Европе разработали новый класс полупроводников на базе GeSn
09.02. Интерфейс «мозг-компьютер» (ИМК) и влияние этого сегмента на рынок микроэлектроники
04.02. Кремниевый чип разогнали до 140 ГГц
03.02. SpaceX намеревается создать распределенный ИИ на орбитах о 500 до 2000 км
11.01. Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах
08.05. Китай одобрил выделение спектра в диапазоне 6 ГГц для испытаний 6G
08.05. Кремниевые осцилляторы вместо кубитов - корейский путь к сверхбыстрым вычислениям
08.05. Канадский центр фотонного производства "приватизируют"
08.05. Intel передала студентам Вьетнама оборудование для сборки и тестирования микросхем
08.05. Huawei расширяет «офлайн-звонки»
08.05. Билайн в Тюменской области - покрытие 4G и домашний интернет расширены в восьми жилых комплексах
08.05. МегаФон в Оренбургской области - мобильный интернет ускорен в Бугуруслане
07.05. SpaceX представила планы строительства Terafab в Техасе с оценкой стоимости в $55 млрд
07.05. OpenAI завершила формирование совместного предприятия DeployCo с группой фондов прямых инвестиций
07.05. МТС запустил переводы для физлиц на кошельки WeChat Pay без комиссии
07.05. Билайн в Удмуртской республике - покрытие 4G обеспечено indoor-оборудованием в 4 ТЦ Ижевска
07.05. МТС в Якутии - сеть LTE усилена в районе строительства Ленского моста
06.05. Индия дозрела до собственной низкоорбитальной группировки
08.05. OnePlus Nord CE6 Lite с 7000 мАч, 144 Гц LCD и Dimensity 7400 Apex представлен официально
08.05. OnePlus Nord CE6 с АКБ 8000 мАч, AMOLED-экраном 144 Гц и Snapdragon 7s Gen 4 представлен официально
07.05. Honor Play 11 Plus – 7000 мАч, 120 Гц AMOLED и Dimensity 6500 Elite за $320
07.05. Honor Play 70C – Helio G81 Ultra, 5300 мАч и Android 15 за $90
06.05. Honor Play 80 Plus – 7500 мАч, Snapdragon 4 Gen 4 и AI-кнопка за $249
06.05. Samsung Galaxy S27 Ultra получит переменную диафрагму в основной камере?
06.05. Samsung Galaxy A27 – круглый вырез камеры, Snapdragon 6 Gen 3 и 12 МП фронталка
05.05. Xiaomi Smart Band 10 Pro – 1.74" AMOLED, алюминиевый корпус и 21 день работы
05.05. iQOO 15T – 200 МП камера, 8000 мАч, 100 Вт и Dimensity 9500
05.05. Lenovo Legion Y70 (2026) – 2K-экран, 8000 мАч и SD 8 Gen 5
04.05. 7 мая представят Huawei Nova 15 Max – 8500 мАч, 50 МП RYYB и AMOLED
04.05. Moto G47 – 108 МП камера, FHD+ 120 Гц, Dimensity 6300 и защита MIL-STD-810H
04.05. iPhone Pro (2027) –изогнутый с 4-х сторон экран и подэкранная камера?
30.04. Tecno Spark 50 Pro 5G – Helio G100 Ultimate, 60 Вт и дизайн от Pova Curve 2
30.04. Официальные рендеры Moto G87 раскрывают 200 МП камеру, OLED-экран и дизайн как у G86
29.04. Poco C81 Pro – 6.9" 120 Гц, 6000 мАч и Unisoc T7250 за $99
29.04. Vivo TWS 5i – 50 часов работы, DeepX 3.0 и Bluetooth 5.4 за 17 долларов
29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм
29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм
28.04. Huawei Mate XT 2 – тройной складной смартфон с Kirin 9050 Pro и батареей 6000+ мАч