快速单通量量子

在电子学领域中，快速单通量量子（，缩写RSFQ；也称快单磁通量子）是一种使用超导设备的數碼产品，也称约瑟夫森结, 用来处理数字信号。在RSFQ逻辑中，信息以磁通量量子的形式存储，并以单通量量子（Single Flux Quantum，缩写SFQ）电压脉冲的形式传递。RSFQ是的一个家族。其他家族包括Reciprocal Quantum Logic (RQL)、ERSFQ——不使用偏置电阻等元件的节能RSFQ版本。约瑟夫效应是RSFQ电子的有源元件，就像晶体管是半导体电子中的有源元件一样。RSFQ是一种经典数学而非量子计算机技术。

RSFQ与普通计算机使用的CMOS晶体管技术有很大差异：
 超导设备需要低温。
 约瑟夫森结产生的皮秒级SFQ电压脉冲被用于编码、处理和传输数字信息，这代替半导体电子器件中晶体管产生的电压电平。
 SFQ电压脉冲在超导传输线上的行程非常小，并且如果脉冲的频谱分量不超过超导体能隙的频率，通常可以忽略不计。
 在1 ps的SFQ脉冲情况下，电路计时可能达到100 GHz频率（每10皮秒一次脉冲）。

优点 
 可以与CMOS电路、微波和红外线技术互操作
 极快工作频率：从几十千兆赫到高达数百千兆赫
 低：比CMOS电路低大约10万倍（不考虑冷却）
 现有芯片制造技术可适用于制造RSFQ电路
 良好的制造变化耐受性
 RSFQ电路本质上是，这使异步设计更实用。

缺点 
 需要低温冷却。传统上这已通过低温液体实现，诸如液氮和液氦。最近来说，如等封闭式循环制冷机已纳入考虑，它们能避免使用昂贵且需要定期再填充的低温液体。低温冷却还有一个优点是降低了工作环境的热噪声。
 通过使用高温超导体，冷却的要求可得到放宽。但迄今为止，使用高温超导体仅实现了非常低复杂度的RFSQ电路。据信基于SFQ的数字技术在温度高于~20 K - 25 K时变得不切实际，参数EJ/kBT因温度T的增加导致的减小会导致误码率（热诱发结切换）呈指数增长  ，其中 EJ = IcΦ0/2π 是约瑟夫森能量。
 静态功耗通常比执行逻辑操作所需的动态功耗大10-100倍，这是其一个缺点。不过，在ERSFQ版本的RSFQ中，通过使用超导电感器和约瑟夫森结而非偏置电阻（静态功耗来源）则完全消除了静态功耗。
 由于RSFQ是一种颠覆性技术，专门的教育程度和商业软件仍有待开发。

应用 
 光通信或其他高速网络交换设备
 数字信号处理，达到X波段及以上的信号
 超高速路由器
 软件无线电（SDR）
 高速類比數位轉換器
 高性能低温计算机
 超导量子比特和量子电路的控制电路

参见 
 ，包含比RSFQ能源效率更佳的新逻辑系列。
 ，相关的数字逻辑技术。

参考资料

拓展阅读 
 Superconducting Technology Assessment , study of RSFQ for computing applications, by the NSA (2005).

外部链接 
 An introduction to the basics and links to further information at the State University of New York at Stony Brook.
 K.K. Likharev and V.K. Semenov, RSFQ logic/memory family: a new Josephson-junction technology for sub-terahertz-clock-frequency digital systems. IEEE Trans. Appl. Supercond. 1 (1991), 3. doi:10.1109/77.80745
 A. H. Worsham, J. X. Przybysz, J. Kang, and D. L. Miller, "A single flux quantum cross-bar switch and demultiplexer," IEEE Trans. on Appl. Supercond., vol. 5, pp. 2996–2999, June 1995.
 Feasibility Study of RSFQ-based Self-Routing Nonblocking Digital Switches (1996) 
 Design Issues in Ultra-Fast Ultra-Low-Power Superconductor Batcher-Banyan Switching Fabric Based on RSFQ Logic/Memory Family (1997) 
 A Clock Distribution Scheme for Large RSFQ Circuits (1995) 
 Josephson Junction Digital Circuits – Challenges and Opportunities (Feldman 1998) 
 Superconductor ICs: the 100-GHz second generation  // IEEE Spectrum, 2000

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