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解析量子时代的「专利」战场：未来科技，谁主沉浮？

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发布时间：2024-02-20

 

随着制造商陆续推出在商业环境下可行的量子计算机，这些设备以超越传统计算机的性能产生显著收益，它们逐渐成为专利争夺战的焦点。

 

——这一转变标志着知识产权领域的竞争将日益激烈。

 

2023年标志着量子计算技术的快速发展，特别是在可扩展量子计算和量子纠错等关键技术领域取得了突破性进展。

 

目前，研究人员正探索多种创建量子比特的物理实现方式，这些方式在量子比特数量、错误率、退相干时间及门操作速度等性能指标上各有优劣。

 

专利活动不仅是衡量技术创新速度和资源配置的重要指标，而且反映了技术领域的竞争态势。

 

随着2024年的到来，本文将聚焦量子计算行业的专利格局，深入分析该行业的最新发展重点和趋势。同时，讨论在这一迅猛发展的技术领域内，申请专利的策略性考量。

 

 
2023年，新量子计算专利申请的公布率继续保持上升趋势。
 
 
如下图所示，中国国家知识产权局（CNIPA）在量子计算领域的专利申请数量上显著领先，其后依次是美国专利商标局（USPTO）、欧洲专利局（EPO）和日本特许厅（JPO）。
 
韩国、加拿大、澳大利亚、印度、中国台湾以及以色列的专利机构亦报告了大量的量子计算专利申请。尽管企业可选择在全球范围内递交专利申请，但普遍趋势显示，许多企业倾向于首先在本土申请，随后针对关键的国际市场采取战略性申请。
 
这种专利申请的地理分布模式凸显了中国、美国、欧洲和日本在量子计算的研究与投资领域的领先地位，同时也映射出这些地区庞大的市场潜力与成熟的专利体系。
 
 
 
下图展示了主要量子计算技术模式下的专利申请分布。
 
当专利申请的摘要或权利要求中包含与某一特定技术模式相关的关键字时，该专利便被归入相应的类别。
 
超导量子计算的专利申请量几乎等同于其他所有模式申请量的总和，这一发现凸显了超导量子计算作为商业上最为成熟的技术路径，同时也体现了在这一领域内资源雄厚的大型企业的显著影响力。
 
在超导量子计算之外，光子、量子点、囚禁离子及拓扑量子计算技术的专利申请数量位列前茅。
 
而中性原子、核磁共振以及氮空位量子计算技术的专利申请则相对较少，这暗示这些领域主要由学术界和初创企业进行探索和开发。
 
 
如下图所示，展现了各种物理实现方式下量子计算的专利申请活动趋势。
 
总体而言，超导量子计算领域的专利申请数量保持了稳健的增长态势，尽管在2023年观察到了一次明显的增速减缓。
 
 
光量子计算和捕获离子量子计算的专利申请发布率持续快速上升。
 
相比之下，拓扑量子计算的专利发布数量在2023年有所下滑。
 
特别值得关注的是，量子点技术在2019年的专利申请发布量达到高峰之后，便开始呈现下降趋势，这可能反映出公众对该技术领域兴趣的减退。
 
 
虽然中性原子、核磁共振和氮空位量子计算领域的专利申请数量相对较少，它们却在近年展现出显著的增长势头。
 
特别地，中性原子量子计算的增长趋势紧密跟随光子量子计算和囚禁离子量子计算的脚步，但整个增长过程大约滞后了三年。
 
这种模式预示着中性原子量子计算可能正逐步成为下一个主流的量子计算方法。
 
 
 
下图展示了不同主导专利管辖区按量子计算主流技术模式划分的专利申请数量。
 
引人注目的是，尽管中国在量子计算的总专利申请量上位居榜首，但美国在每一种关键的物理实现技术上均显著领先，这暗示美国在量子硬件研发领域保持着先进地位，而中国可能更加集中于量子软件及其在量子计算机上的应用。
 
不同国家的企业在各自的量子计算技术模式上展现了独特的专注方向。
 
例如，美国的专利发表数量在光子和量子点技术上占据领先位置，显示其在这些领域的研究强度；而中国则在超导、捕获离子及拓扑量子计算技术上展现出竞争优势。
 
欧洲的专利分布在多种技术模式上较为平衡，反映了其广泛的研究兴趣和能力；日本则在超导和光子技术的专利申请上特别突出。
 
 
本文进一步分析了量子计算中物理实现方式在专利申请引用的情况。
 
研究显示，在至少涉及一种物理实现方式的专利申请中，约24%的案例在其独立权利要求中明确提到了至少一种相关技术模式的关键词，这种做法可能使得专利的适用范围特定于某种技术。
 
此外，有54%的申请在其从属权利要求中提及了至少一种物理实现模式，而未在独立权利要求中这样做，这暗示了这些技术可能被广泛应用于不同类型的量子计算，而不局限于单一的物理实现方式。
 
另有22%的申请仅在说明书中讨论了物理实现方式，而未在任何权利要求中提及，这表明这些专利更多地关注于量子计算的其他方面，将物理实现作为背景信息或在授权过程中作为参考提及。
 
 
 
量子计算专利申请的加速增长映射了该领域的蓬勃发展。随着企业陆续推介在商业上行得通的量子计算机，这些设备凭借超越传统计算机的性能并创造可观收益，逐渐成为专利竞争的热点，进一步加剧了知识产权领域的竞争。
 
涉及量子计算机物理实现的专利尤其重要，因为它们覆盖了整个产业链所依赖的核心技术。
 
这些技术易于识别且难以绕开，但专门针对量子计算机的物理实现模式的专利在所有量子计算专利中仅占小比例（不足10%），与成熟行业相比，绝大多数模式的专利申请量仍显不足。
 
这一领域的相对开放性为企业提供了获取广泛影响力专利的独特机遇。
 
即便发明不直接聚焦于量子计算机的具体物理实现，详细阐述硬件特性同样益处多多。这类披露不仅符合授权要求的书面描述，还助于明确区分现有技术，尤其是在缺少相应披露的情况下。
 
因此，公开说明如何针对特定物理实现调整或优化技术或应用，对于凸显专利的创新性及其潜在权利主张的战略定位至关重要。
 
专利数据揭示，量子计算不同模式的成熟度各异，超导技术领先于光子和囚禁离子等关键方法约两至三年。同时，中性原子量子计算等新兴领域的专利活动亦在上升。
 
面对这一不断变化的专利格局，未来可能倾向于单一模式的主导，或促成多种模式的共存及融合，使得灵活的专利战略规划成为关键。
 
此外，专利数据还突出了量子计算领域的全球性竞争，美国在所有主要技术模式的专利申请中处于领先地位，尽管其份额通常低于中国和欧洲的总和。
 
鉴于量子计算被视为关乎国家安全，企业在某些市场的进入可能受到监管限制。
 
在此情况下，将专利授权作为进入市场无法实现时的替代收益来源成为一种考量。
 
若目标受许人能够在竞争对手的本土市场提起反诉，则可能获得显著的谈判优势。
 
因此，企业寻求在自己的业务市场及主要竞争对手的国家内获得专利保护，从战略角度看，可能大有裨益。
 
参考链接：
[1]https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/1212.2439
[2]https://ipwatchdog.com/2024/02/13/patent-landscape-quantum-computing-survey-patenting-activities-different-physical-realization-methods/id=173303/#
 

 

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