北京市知識產權保護中心：2021量子信息技術領域專利導航建設項目研究報告（108頁）.pdf

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1、量子信息技術領域專利導航建設項目研究報告北京市知識產權保護中心2021 年 10 月-1-目錄第 1 章 量子信息發展概況.-1-1.1 量子信息技術概述.-2-1.2 全球主要國家和地區量子戰略.-6-1.2.1 歐盟.-6-1.2.2 美國.-8-1.2.3 中國.-8-1.2.4 其它國家.-12-1.3 量子信息技術產業發展狀況.-13-1.3.1 中國量子信息產業發展狀況.-14-1.3.2 國外量子信息產業發展狀況.-17-1.3.3 量子信息產業聯盟.-20-1.3.4 量子信息技術標準.-21-第 2 章 量子信息專利分析.-24-2.1 量子信息專利分析基礎.-24-2.2

2、量子信息全球專利分析.-27-2.2.1 全球專利申請趨勢.-27-2.2.2 全球專利申請布局.-28-2.2.3 全球專利申請狀態.-29-2.2.4 全球專利主要申請人.-30-2.3 量子信息在華專利分析.-31-2.3.1 在華專利申請趨勢.-31-2-2.3.2 在華專利申請布局.-32-2.3.3 在華專利申請狀態.-33-2.3.4 在華專利主要申請人.-34-2.4 量子信息北京專利分析.-35-2.4.1 北京專利申請趨勢.-35-2.4.2 北京專利申請狀態.-36-2.4.3 北京與其他省市專利申請比較.-37-2.4.4 北京專利主要申請人.-38-第 3 章 量子通

3、信專利分析.-39-3.1 量子通信全球專利分析.-39-3.1.1 全球專利申請趨勢.-39-3.1.2 全球專利申請布局.-43-3.1.3 全球專利申請狀態.-48-3.1.4 全球專利主要申請人.-49-3.2 量子通信在華專利分析.-51-3.2.1 在華專利申請趨勢.-51-3.2.2 在華專利申請布局.-55-3.2.3 在華專利申請狀態.-57-3.2.4 在華專利主要申請人.-58-3.3 量子通信北京專利分析.-60-3.3.1 北京專利申請趨勢.-60-3.3.2 北京專利申請狀態.-64-3-3.3.3 北京與其他省市專利申請比較.-65-3.3.4 北京專利主要申請人

4、.-67-第 4 章 量子計算專利分析.-69-4.1 量子計算全球專利分析.-69-4.1.1 全球專利申請趨勢.-69-4.1.2 全球專利申請布局.-71-4.1.3 全球專利申請狀態.-74-4.1.4 全球專利主要申請人.-76-4.2 量子計算在華專利分析.-78-4.2.1 在華專利申請趨勢.-78-4.2.2 在華專利申請布局.-81-4.2.3 在華專利申請狀態.-82-4.2.4 在華專利主要申請人.-83-4.3 量子計算北京專利分析.-85-4.3.1 北京專利申請趨勢.-85-4.3.2 北京專利申請狀態.-87-4.3.3 北京與其他省市專利申請比較.-88-4.3

5、.4 北京專利申請人排名.-88-第 5 章 量子測量專利分析.-91-5.1 量子測量專利申請趨勢.-91-5.2 量子測量專利申請布局.-92-5.3 量子測量專利申請狀態.-94-4-5.4 量子測量主要專利申請人.-94-第 6 章 北京量子信息產業發展路徑建議.-96-6.1 北京市量子信息產業現狀及面臨的問題.-96-6.2 北京市量子信息產業發展路徑建議.-98-6.3 北京市量子信息行業重點企業知識產權保護策略建議-101-1-第 1 章 量子信息發展概況量子信息技術是量子力學與信息科學融合的新興交叉學科，它的誕生標志著人類社會將從經典技術邁進到量子技術的新時代。1900年 M

6、ax Planck 提出“量子”概念，宣告了“量子”時代的誕生。20世紀 20 年代，一批物理學家建立了支配微觀粒子運動規律的新理論，也就是量子力學。20 世紀 80 年代，科學家將量子力學應用到信息領域，誕生了量子信息技術，其包括量子計算、量子通信、量子測量等技術分支。這些技術不僅原理符合量子力學規律,器件本身也遵從量子力學,這些器件應用了如疊加性、糾纏、非局域性、不可克隆性等量子特性,因而其信息功能遠遠優于相應的經典技術。量子信息技術突破了經典技術的物理極限,開辟了信息技術發展的新方向。量子技術的實際應用,將使人類社會生產力邁進到新階段。因此,人們將量子信息的誕生稱為第二次量子革命。量子信

7、息學家郭光燦院士認為量子信息技術最終的發展目標就是研制成功的量子網絡。量子網絡基本要素包括量子節點和量子信道。所有節點通過量子糾纏相互連接,遠程信道需要量子中繼。量子網絡將信息傳輸和處理融合在一起,量子節點用于存儲和處理量子信息,量子信道用于各節點之間的量子信息傳送。與經典網絡相比,量子網絡中信息的存儲和傳輸過程更加安全,信息的處理更加高效,有著更加強大的信息功能。量子節點包括通用量子計算機、專用量子計算機、量子傳感器和量子密鑰裝置等。應用不同量子節點將構成不同功能的量子網絡。-2-1.11.1 量子信息技術概述量子信息技術概述量子通信技術是量子科技領域的重要分支，量子通信技術是利用微觀粒子的

8、量子態或量子糾纏效應等進行密鑰或信息傳遞的新型通信方式，是量子信息科學的重要分支。量子通信技術基于量子力學的基本原理來保障通信安全，在國防、政務、能源、金融、衛星通信等領域具有廣泛應用潛力。當前階段，量子通信的典型應用形式包括量子密鑰分發和量子隱形傳態兩類。前者通過對單光子或光場正則分量的量子態制備、傳輸和測量，在收發雙方間實現無法被竊聽的安全密鑰共享，與傳統加密技術相結合完成經典信息加密和安全傳輸;后者基于通信雙方光子糾纏對分發(信道建立)、貝爾態測量(信息調制)和幺正變換(信息解調)實現量子態信息直接傳輸。我國量子通信技術的發展可以分為四個時期，1983-1992 年是學習研究期；1993

9、-2005 年是萌芽期；2006-2010 年是發展期；2010 年至今是應用推廣期，這一時期初步奠定了我國優勢地位。2016 年我國成功發射世界第一顆量子衛星-“墨子號”，2017年 6 月，利用量子糾纏技術將“墨子號”衛星的數據發送到地面接收站，證明了通信的安全性。2016 年底，連接北京與上海的光纖量子保密通信骨干網“京滬干線”開通。2021 年 1 月 7 日，在量子保密通信京滬干線與“墨子號”成功對接的基礎上，成功組建了全球首個天地一體化的廣域量子通信網絡。1982 年美國物理學家 Feynman 指出,在經典計算機上模擬量子力學系統運行存在著本質性困難,但如果可以構造一種用量子體系

10、為框架的裝置來實現量子模擬就容易得多，隨后英國物理學家Deutsch 提出“量子圖靈機”概念使得“量子計算機”的研究便在-3-學術界逐漸引起人們的關注。1994 年 Shor 提出了量子并行算法,證明量子計算可以求解“大數因子分解”難題,從而攻破廣泛使用的RSA 公鑰體系,量子計算機引起廣泛重視。進入 21 世紀,學術界逐漸取得共識：摩爾定律必定會終結。量子計算無疑是最有力的競爭者。量子計算應用了量子世界的特性,如疊加性、非局域性和不可克隆性等,因此天然地具有并行計算的能力,可以將某些在電子計算機上指數增長復雜度的問題變為多項式增長復雜度,亦即電子計算機上某些難解的問題在量子計算機上變成易解問

11、題。量子計算機的運算能力同電子計算機相比,等同于電子計算機的運算能力同算盤相比?？梢娨坏┝孔佑嬎愕玫綇V泛應用,人類社會各個領域都將會發生翻天覆地的變化?；诹孔訄D靈機(量子邏輯電路)的量子計算稱為標準量子計算,現在還在研究的其他量子計算模型還有:單向量子計算、拓撲量子計算和絕熱量子計算(量子退火算法)等。量子計算機研制涉及以下關鍵技術部件:(1)核心芯片,包括量子芯片及其制備技術；(2)量子控制,包括量子功能器件、量子計算機控制系統和量子測控技術等；(3)量子軟件,包括量子算法、量子開發環境和量子操作系統等；(4)量子云服務,即面向用戶的量子計算機云服務平臺。量子計算機將經歷 3 個發展階段。

12、(1)量子計算機原型機，比特數較少,信息功能不強，按照量子力學規律運行的量子處理器，例如 IBM Q System One。(2)量子霸權，量子比特數在 50-100 左右,運算能力超過任何經典的電子計算機。但未采用“糾錯容錯”技術來確保其量子相干性,因此只能處理在其相干時間內能完成的那類-4-問題,又稱為專用量子計算機。這種機器實質是中等規模帶噪聲量子計算機(noisy intermediate-scale quantum,NISQ)。在某些特定的問題上量子計算機的計算能力超越了任何經典計算機，這些特定問題的計算復雜度經過嚴格的數學論證,在經典計算機上是指數增長或超指數增長,而在量子計算機上

13、是多項式增長。目前采用的特定問題是量子隨機線路的問題或玻色取樣問題。(3)通用量子計算機，這是量子計算機研制的終極目標,用來解決任何可解的問題,可在各個領域獲得廣泛應用。通用量子計算機的實現須滿足兩個基本條件,一是量子比特數要達到幾萬到幾百萬量級,二是應采用“糾錯容錯”技術。歐美國家量子計算機的研制從以科研院校為主體變為以企業為主體后發展極其迅速。2016 年 IBM 公布全球首個量子計算機在線平臺,搭載 5 位量子處理器。2019 年量子計算機研制取得重大進展:年初 IBM 推出全球首套商用量子計算機，命名為 IBM Q System One,這是首臺可商用的量子處理器。2019 年 10

14、月,Google 在 Nature 上發表了一篇里程碑論文,報道他們用53 個量子比特的超導量子芯片,耗時 200s 實現一個量子電路的采樣實例,而同樣的實例在當今最快的經典超級計算機上可能需要運行大約 1 萬年，宣布首次實現量子霸權。我國在量子計算方面也取得了一定進展，在某些領域能夠或即將趕上世界先進水平。但尚不具備領先優勢。例如 2018 年初創公司合肥本源量子計算科技有限公司推出當時國際最強的 64 位量子虛擬機,打破了當時采用經典計算機模擬量子計算機的世界紀錄。2020年 12 月 4 日，我國潘建偉團隊成功構建 76 個光子的量子計算原型機-5-“九章”，實現了具有實用前景的“高斯玻

15、色取樣”任務的快速求解。這項研究成果 12 月 4 日在線發表在 科學 雜志上，論文標題為“使用光子的量子計算優勢”。2021 年 7 月，在未發表的預印本中，潘建偉團隊在“祖沖之號”量子計算原型機上使用 56 比特展示了量子計算優越性，比當年谷歌53個比特強 2-3個數量級。該成果對標2019年下半年谷歌第一次實現量子霸權的工作。量子測量與經典物理中的測量不同，量子測量不是獨立于所觀測的物理系統而單獨存在，相反而言，測量本身即是物理系統的一部分，所作的測量會對系統的狀態產生干擾。量子測量主要包括時間基準、慣性測量、中立測量、磁場測量和目標識別等方向，其在測量精度、靈敏度和穩定性等方面比傳統測

16、量技術有明顯優勢。美國在量子測量技術上具有領先優勢。2010 年普林斯頓大學報道了原子 SERF 磁力計實現 0.16fT/Hz-1/2的靈敏度，是目前世界上最高的磁場檢測精度；2011 年加州大學伯克利分校首次實現了超流體量子干涉陀螺儀；2016 年美國國家標準與技術研究院實現了鐿原子光頻標穩定度突破 1.610-18量級。研究成果中既包括量子測量技術本身，也包括低溫物理學、光子學、低噪聲微波放大器、納米制造等支撐性原理技術。除此以外許多企業，如 Northrop Grumman、Twinleaf、Honeywell、Microchip 等公司也在諸如量子慣性導航、量子時間基準領域實現小型化

17、、集成化和商品化。如 2013 年 Northrop Grumman公司實現體積為 10cm3的小型化核磁共振陀螺儀。我國在量子測量方面也在不斷取得突破。例如，2018 年中科院量子信息重點實驗室在量子精密測量方向取得重要進展。該實驗室李傳鋒、陳耕等人設計并實現了一種全新的量子弱測量方法，實驗實現-6-了海森堡極限精度的單光子克爾效應測量，這是國際上首個在實際測量任務中達到海森堡極限精度的工作，可利用的光子數達到 10 萬個。1.21.2 全球主要國家和地區全球主要國家和地區量子戰略量子戰略由于其革命性的技術優勢和產業應用的巨大前景，全球主要國家和地區都在以國家戰略或區域戰略的形式積極推動量子

18、信息技術的研發、政策保護和產業化，并且不斷增加對量子信息技術的投入和保護力度，量子信息成為國與國之間技術爭奪的重要陣地。本章主要介紹包括歐盟、美國和我國在內的全球主要國家或區域在戰略層面的量子信息政策。1.2.11.2.1 歐盟歐盟歐盟委員會于 2016 年發布了 量子宣言，在 2017 年 11 月“未來新興技術旗艦計劃聯合卓越”大會上量子技術旗艦計劃高級別指導委員會正式向歐委會提交了量子技術旗艦計劃報告；在2018 年 10 月啟動歐洲量子技術旗艦計劃，擬在未來十年內擬投資 10億歐元支持量子通信、量子計算、量子模擬、量子計量和傳感等領域的研究；2020 年 3 月，歐洲量子技術旗艦計劃發

19、布戰略研究議程(SRA),明確旗艦計劃的發展目標:短期(3 年)目標是利用量子密鑰分發(QKD)協議和可信節點網絡開發天基量子密碼,演示可作為未來量子中繼器構成模塊的初級鏈路;中長期(610年)目標是利用量子中繼器演示 800 公里以上距離的量子通信,演示至少 20 個量子比特的量子網絡節點,演示利用衛星鏈路產生糾纏等;長期目標是實現量子互聯網。歐盟建立的十年戰略目標分為以下四類:量子通信、量子-7-技術、量子模擬、量子傳感與計算。在量子通信方面，歐盟則是在點對點通信的基礎上開發出可保護網絡安全的應用。2021 年 3 月，歐盟委員會公布2030 數字指南針提出計劃到 2025 年，歐洲將擁有

20、第 1 臺具有量子加速功能的計算機。在法規管制方面，歐盟則在 2016 年提出整合各國的國家計量機構，為量子技術發展提供量子標準（例如量子密鑰分發的標準），2017年進一步提出整合歐洲的計量和標準化機構，制訂量子基礎技術標準，與計量機構緊密合作，推動量子技術的標準化。歐盟成員國也高度重視量子信息技術發展，德國 2018 年 11 月通過“量子技術從基礎到市場”框架計劃，擬于 2022 年前投資 6.5億歐元重點研究量子衛星、量子計算和用于高性能高安全數據網絡的測量技術等領域。據路透社 2021 年 5 月的報道，德國經濟部和科學部表示，德國將斥資 20 億歐元（約合 24 億美元）以支持未來四

21、年內建造第一臺量子計算機和研發相關技術。具體的規劃是，到 2025 年，德國科學部將投入 11 億歐元支持量子計算的研發，經濟部則將花費8.78 億歐元來支持實際應用。德國經濟部表示，德國航空航天中心（DLR）將獲得大部分補貼（約 7.4 億歐元）。2021 年 1 月，法國宣布啟動量子技術國家戰略，并計劃 5 年內在量子領域投資 18 億歐元。法國在 2019 年舉行了數月的聽證會后，2020 年 1 月法國國會議員保拉福爾蒂扎（Paula Forteza）提出制定量子技術國家戰略的計劃，計劃標題為“量子：法國不會錯過的技術轉變（Quantum:the technologicalturn t

22、hat France will notmiss）”，該計劃要求法國政府在五年內從公共部門、私營部門、地方政府和歐盟的支持資金中抽出 14 億歐元用于量子技術的投資。-8-1.2.21.2.2 美國美國2016 年美國出臺了推動量子信息科學:國家挑戰與機遇。2018 年 6 月，美國眾議院科學、太空和技術委員會一致通過了“國家量子計劃法案”，提出實施十年國家量子行動計劃，計劃在 10 年投資 12.75 億美元推動量子科學發展，其重點之一就是將聯邦政府的相關研究商業化。2018 年 9 月，美國國家科學技術委員會發布了 量子信息科學國家戰略概述，旨在維持和擴大美國在量子信息技術領域的領導力。美國

23、總統特朗普 2018 年 12 月 21 日簽署國家量子倡議法（NQI Act）。2020 年 2 月美國白宮網站發布美國量子網絡戰略構想，提出美國將開辟量子互聯網，確保量子信息科學（QIS）惠及大眾；7 月，能源部發布從遠距離糾纏到建立全國性的量子互聯網明確量子互聯網發展藍圖；9 月發布量子信息科學國家戰略概述。2021 年，美國總統拜登表示將投入 1800 億美元用于“未來的研發和產業”，其中有包括量子計算機在內的先進計算以及半導體的設計和制造。美國的長期戰略目標也包括:量子通信、量子技術、量子模擬、量子傳感與計算四類。在量子通信方面，美國希望短時間內解決虛擬貨幣防偽和量子指紋鑒定等問題，

24、并最終實現遠距離的信息傳輸。在法規管制方面，2016 年面臨技術和知識產權轉移問題，在 2018則提出促進官產學部門成立美國量子聯盟，對未來的需求和阻礙進行預測，解決知識產權問題并簡化技術轉讓機制。1.2.31.2.3 中國中國我國于 20 世紀 90 年代開始著手量子信息技術的科學研究。1995-9-年，我國首次完成了量子密鑰分發實驗，標志著我國在量子通信技術領域實現“0”的突破。經過近十年起步、積累與加速之后，2005 年，中國正式步入量子通信技術的快速發展階段，先后實現了 50Km 和125Km 的量子密鑰分發實驗。而后，我國正式將量子信息技術提升至國家戰略科技層面，全方位提升量子信息理

25、論基礎及實用化研發。1.2.3.1 全國性政策我國最早在 2006 年的國家中長期科學和技術發展規劃綱要（20062020）中將量子調控列入科學計劃中。2009 年 6 月中國科學院“十一五”知識創新工程重大項目中包含遠距離量子通信實驗研究。2013 年 2 月，國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（20122030），在未來網絡試驗設施中包括了網絡信息安全、量子通信網絡等開放式網絡試驗系統。2013 年 7 月，習近平總書記在中國科學院調研期間指出：在鐵基超導、干細胞、量子通信、中微子等基礎前沿領域走在世界前列。2015 年 11 月，習近平總書記在關于中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三

26、個五年規劃的建議的說明中指出：從更長遠的戰略需求出發，我們要堅持有所為有所不為，在航空發動機、量子通信等領域再部署一批體現國家戰略意圖的重大科技項目。2016 年 2 月，科技部發布國家重點研發計劃首批重點研發專項指南，其中包含了量子調控與量子信息。2016 年 3 月，國務院中國國民經濟和發展第十三個五年規劃綱要:加強前瞻布局，著力構建量子通信和泛在安全物聯網，打造未來發展新優勢。2016年 5 月，國家創新驅動發展戰略綱要：在量子通信、信息網絡等領域，充分論證，明確重點，再部署一批體現國家戰略意圖的重大科技項目和工程。2016 年 07 月，國務院關于印發“十三五”國家科-10-技創新規劃

27、的通知：力爭在量子通信與量子計算等重點方向率先突破。2016 年 11 月，國務院關于印發“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知：加強關鍵技術和產品研發，持續推動量子密鑰技術應用。國民經濟和社會發展第十三個五年規劃將量子通信技術列入國家戰略的規劃中，“十三五”國家基礎研究專項規劃將量子通信與量子計算機列入兩大重大科技項目之一。2020 年 10 月 16 日，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。2021 年 3 月，中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要中，量子信息同時出現在重大創新領域和在事關國家安全和發展全局的基礎核心領域

28、。提出要實現城域、城際、自由空間量子通信技術研發，通用量子計算原型機和實用化量子模擬機研制，量子精密測量技術突破。1.2.3.2 地方性政策和實施各省市高度重視量子信息技術發展，紛紛加快量子信息產業布局。山東、廣東、合肥等地陸續發布相關規劃，加快布局量子信息產業。2021 年以來，各省市十四五規劃陸續出臺，其中北京、上海、重慶、浙江等 18 個省市十四五規劃意見稿提及量子信息，要求加快量子信息產業布局，搶占發展制高點。其中安徽省、北京市和廣東省/深圳市具有較大的區域優勢。安徽省依托中國科學技術大學的人才和技術優勢，發展出了包括科大國盾、本源量子在內的一批具有領先優勢的企業。2017 年，又開始

29、籌建合肥量子信息與量子科技創新研究院，該研究院定位于面向國家信息安全保障、計算能力提高等重大需求，主要進行量子力學基-11-本問題研究、量子信息前沿基礎研究、量子信息應用技術研究和核心器件研發等。能夠實現全國優勢研究力量的初步整合，代表全國量子領域頂尖水平參與全球競爭。北京市則依托清華大學、北京大學、北京航空航天大學等高校的優勢，大力推進量子信息技術的發展和產業化。2017 年 12 月 24 日，北京量子信息科學研究院成立，這一新型研發機構由北京市政府發起，聯合北京多家頂尖學術單位共同建設，院長由清華大學副校長、中科院院士薛其坤擔任。在企業方面，則有啟科量子為代表的高科技企業。啟科量子從事量

30、子通信設備制造與量子計算機全棧式開發，是我國在量子通信、量子計算、量子傳感領域均擁有自主核心技術及綜合產品研制能力的高新技術企業。2018年初廣東省成立深圳量子科學與工程研究院。圍繞國家“量子科技”優先發展的戰略定位，由深圳市科創委專項支持、依托南方科技大學建設。服務于深圳市在量子通信、高性能計算技術與精密測量、量子材料等領域在技術與產業化等方面的重大需求。深圳市還審議通過的深圳市推進粵港澳大灣區建設 2021 年工作要點中提出加快推進量子信息領域實驗室建設。2019 年 9 月，濟南市政府正式批復了濟南市人民政府關于加快建設量子信息大科學中心的若干政策措施，這是我國城市出臺的首個量子信息產業

31、專項政策。文件提出 2019-2021 年，每年安排經費600 萬元，重點支持量子信息青年科研人員，強化量子科技與人才儲備;在建設高水平量子研發機構方面，濟南市政府最高支持 1 億元。-12-1.2.41.2.4 其它國家其它國家1.2.4.1 俄羅斯俄羅斯先期研究基金會自 2014 年至 2017 年支持莫斯科大學與俄“信息技術”（InfoTeks）公司聯合研發 QKD 設備，并于 2016 年在實際部署的光纖鏈路進行了驗證。俄羅斯在 2019 年 12 月出臺國家量子行動計劃，擬在 5 年內投資約 7.9 億美元，打造一臺實用的量子計算機。1.2.4.2 英國英國在 2014 年設立“國家

32、量子技術計劃”，每年投資 2.7 億英鎊用于建立量子通信、傳感、成像和計算四大研發中心。英國國防科學與技術實驗室（Dstl）代表英國國防部（MoD）、英國戰略司令部，聯合發布量子信息處理技術布局 2020：英國防務與安全前景研究報告，指出商用量子計算機能夠以遠超普通計算機的速度運行重要/通用級人工智能軟件，其算法是一種成熟且經驗證的模式匹配算法，研究報告詳述了量子神經網絡執行量子信息處理的過程，最終可實現數據搜索定位、近實時/實時數據反饋、自動興趣點搜集等多種目標。能夠有效降低軍事指揮官以及作戰人員處理海量信息數據的難度。2021 年 5 月在英國首相鮑里斯 約翰遜與印度總理納倫德拉 莫迪舉行

33、視頻會議之后，宣布了一項“量子飛躍”的合作計劃。英國在QIS 研究領域處于全球領先地位和較多的量子初創企業（如：ColdQuanta、CQC、Riverlane、Rahko 等），而印度擁有良好的教育基礎和龐大的人口資源，能夠較好的推動量子技術的發展?！傲孔语w躍”計劃，將聚合彼此優勢加強雙方在量子技術領域的合作，以實現量子技術的“飛躍”發展。-13-1.2.4.3 日本日本在 2013 年成立量子信息和通信研究促進會以及量子科學技術研究開發機構，計劃未來 10 年投入 400 億日元在量子信息技術的研發。2016 年以來，日本政府推出 ImPACT、PRISM 等計劃，力圖在全球量子科技競爭中

34、趕超世界領先水平。為了加強與美國在量子信息科學（QIS）領域的合作，日本政府積極發展量子技術，并攜手民間企業，計劃成立量子研究小組。包含富士通、日立等在內共 50 家日本企業會參加，且未來還計劃成立一個實體公司，用來進行量子產業投資。1.2.4.4 印度印度于 2020 年 2 月提出國家量子任務，計劃未來 5 年內投入 800億盧比（約合 11.2 億美元），重點推進量子通信、量子計算、量子材料開發和密碼學等量子互聯網關鍵技術創新。1.31.3 量子信息技術產業發展量子信息技術產業發展狀況狀況整體來看，量子信息中的量子通信技術是產業發展最領先的。量子計算的產業化進程尚未真正開始，而量子測量仍

35、然停留在技術研發階段。世界主要國家和地區在量子信息技術中的國家投入均達 10 億美金的量級。我國主要由政府、科研院校、以及具有科研院校血統的科技企業推進量子通信技術的產業化進程，國外主要由巨頭企業推進量子計算的產業化進程。然而，與量子計算相比，量子通信技術難度較低更易推進產業化，所以目前我國量子通信產業化進程處于領先優勢。量子計算的產業化進程則依賴于量子霸權的實現，一旦實現量子霸權-14-將產生爆炸性增長。1.3.11.3.1 中國量子信息產業發展狀況中國量子信息產業發展狀況經過近 40 年的積累，我國在量子通信領域已經實現全球領跑，并且有望擴大這一優勢。目前我國已經率先建成了“京滬干線”，發

36、射了“墨子號”量子通信衛星，實現了全球首次洲際量子通信，走在了全球技術研發和成熟商用的最前沿，正步入產業化階段。我國量子通信產業鏈構架已經基本形成。上游主要是元器件供應商，包括基礎光電元器件、量子通信核心元器件，例如信號處理芯片、光纖光纜、雪崩二極管等；中游是量子通信的核心設備制造，包括量子制備、量子存儲、量子密鑰分發器、量子路由器、量子交換機、量子隨機發生器、量子點激光器、光量子探測儀等，中游的量子設備與解決方案還提供量子通信傳輸干線，是整個量子通信產業鏈的核心環節；下游主要是網絡運營及具體面向國防、金融、政務等行業的應用，例如阿里巴巴與中國科學技術大學合作，推出了首款商用量子加密終端。從企

37、業布局情況來看，目前主要是依托高校的高新企業參與，主要企業包括國盾量子、神舟量子、問天量子等。近年來又新增了一批由科研機構轉化或海外歸國人才創立的 QKD 設備供應商，并且在技術路線上呈現多元化發展態勢。目前，CV-QKD 技術在北大、北郵、上海交大和山西大學等高校和研究機構中取得大量研究成果；上海循態量子、北京啟科量子、北京中創為量子和廣東國騰量子等公司加入QKD 設備供應商行列，同時傳統通信設備行業中的華為和烽火等設備供應商，也開始關注基于 CV-QKD 等技術的商用化設備，并與傳統通-15-信設備和系統進行整合，探索為信息網絡中的加密通信和安全增值服務提供解決方案。在中游，自量子保密通信

38、“京滬干線”于 2017 年建成后，與“墨子號”量子科學試驗衛星連接，我國率先進入廣域網階段。較短時間內已經在政務、金融、電力等領域開展了應用試點，量子保密通信行業呈現出高端需求牽引、政策驅動、快速發展的特點。目前，國家廣域量子保密通信骨干網正在建設，各地城域網也在規劃建設之中。廣州、西安、成都、貴陽、重慶、南京、?？?、烏魯木齊、宿州等地已啟動本地量子保密通信城域網規劃，預期未來 35 年，京津冀、長三角、珠三角、西南地區、中西部地區等城市帶將陸續新建或擴建量子通信城域網。量子系統平臺包括經典網絡管理子系統、綜合網絡監控子系統、量子網絡管理子系統、備份與容災子系統、量子密鑰分發子系統、量子密鑰

39、管理子系統。目前，提供系統集成服務的公司包括神州數碼系統集成服務有線公司（神州信息子公司）、中國通信建設集團有線公司（中國通服子公司）以及中電信量子科技有限公司等。下游的應用層主要為軍事國防、政務、金融、互聯網云服務、電力等領域的應用，提供的產品包括量子電話、基于量子保密技術的IDC、量子白板等。目前，政府、產業端上下游均已加強對量子通信網絡建設的支持和投入力度，量子通信產業持續增長將使得傳統的信息產業發生顛覆式變革，進而帶動包括計算機產業、區塊鏈及數字貨幣、人工智能業、軟件業、衛星通信業等產業的新機遇。有調查顯示，2018 年中國量子通信市場規模為 272 億元，同比-16-增長 51%，2

40、019 年，整體市場規模達到 325 億元左右，同比增長 19.7%，2020 年將到達 500 億。我國憑借政策大力支持及大量資金投入，在量子通信領域成功實現了直道超車，在試點應用數量和網絡建設規模方面全球領先，并且多項建設記錄領跑全球。預計到 2025 年我國量子通信行業市場規模將超 800 億元，達到 824 億元左右。我國在量子計算雖然尚不具備領先優勢，但是對于量子計算的研發投入也一直保持了高水平，在某些技術方向上取得了較大進展，追平國際先進水平。例如，在 2020 年 12 月，潘建偉、陸朝陽領導的中國量子計算技術團隊帶頭研制的 53 量子位光子量子計算機“九章”，繼谷歌之后，在某種

41、程度上也實現了“量子霸權”。2020 年，國際知名科技媒體 Analytics Insight 列出了一份全球量子計算十強公司榜單，除了世界科技巨頭谷歌、微軟、IBM、Intel 外還包括百度，并對百度量子計算研究所的成立給出了高度評價。在量子測量方面，我國較為成熟的量子測量產品主要集中于量子時頻同步領域，中電科、航天科技、航天科工和中船重工集團下屬的一些研究機構正逐步在各自優勢領域開展量子測量方向研究。國耀量子、國儀量子、科大國盾等幾家企業表現也頗為亮眼，有量子激光雷達、量子鉆石原子力顯微鏡、量子鉆石單自旋譜儀、基于冷原子干涉的重力儀等產品，可用于環境保護、數字氣象、航空安全、智慧城市等場景

42、。我國在量子測量領域總體來說穩步發展，但由于起步比較晚，仍有較大差距。目前有多個研究機構開展研究，北航房建成院士團隊、中科大杜江峰院士團隊、中國電科陸軍院士團隊等都在量子測量領域取得了明顯成果。從研究成果整體來看，有些領域與世界先進水平差距正逐步縮小，例如國內報道的最高精度磁力計的靈敏度約為-17-5fT/Hz-1/2，最高精度的離子頻標達到 10-17 量級，與世界先進水平的差距降低到一個數量級。但有些領域與歐美國家報道的技術水平相差很大，例如量子糾纏雷達領域。1.3.21.3.2 國外量子信息產業發展狀況國外量子信息產業發展狀況國外量子信息產業方面主要聚焦于量子計算。量子計算的產業實施主要

43、采用量子計算+領域的方式，利用量子計算的技術優勢為行業用戶提供解決方案，從而大幅提高產業能力，降低成本，例如在生物制藥、金融服務方面。量子計算的產業化嚴格來說還比較遙遠。但是目前業界普遍的看法是量子計算產業中會包含技術提供者、行業終端用戶和投資者。技術提供者也即量子計算技術公司，包括硬件和軟件開發公司；行業終端用戶是采用量子計算技術的潛在客戶，投資者是推動量子計算產業化的資本力量。在這種架構下，可能出現下面的產業模式：在“量子計算+軍工”方面，量子計算機的應用場景包括破譯敵方通訊密碼、兵棋推演模擬、海量信息研判、戰場仿真、裝備研發、后勤保障優化等。去年，美國政府宣布對有關的量子技術研究機構投資

44、近 6.25 億美元，包括微軟、IBM 和洛克希德馬丁在內的公司也為該計劃合計出資 3.4 億美元。加拿大 D-Wave 公司也成功將其研發量子計算機銷售給洛克希德馬丁公司、NASA。此外，生物醫藥、化工行業、新型材料、交通優化等行業和量子計算的結合被社會各界普遍看好?！傲孔佑嬎?金融”方面，量子計算可用于投資組合管理、資本市場風險分析、保險行業災難性風險建模、加密和后量子密碼學、蒙-18-特卡洛模擬等。例如高盛與 QC Ware 和 IBM 合作，目標是到 2030 年用量子算法取代目前的蒙特卡洛能力。UBS 正與另一初創量子公司QxBranch 合作，致力于研究量子算法在外匯交易和套利方面

45、的應用。又如渣打銀行與大學空間研究協會（USRA）簽署了合作研究協議開展量子計算研究和開發量子計算應用程序。此外，還有一些金融科技企業在與前沿科研團隊合作研發相干伊辛機（CIM）等類型專用量子計算機，用于求解大數據處理、投資組合、風險控制等領域內常見的組合優化類問題。預計此類專用量子計算機將更早實現商業化應用?！傲孔佑嬎?生物制藥”，量子計算機可以有效地模擬一套幾乎完整的可能分子相互作用。這可以通過建模而不是必須等待臨床試驗來確定藥物潛在的不利影響。例如，對于一家研發預算在 100 億美元范圍內的頂級制藥公司來說，量子計算的效率可能提高 30%。假設公司獲得了該值的 80%（其余效益歸量子技術

46、合作伙伴所有），則意味著節省約 25 億美元，營業利潤將增加高達 5%。在國外，其市場發展重點在量子計算。根據波士頓咨詢公司（BCG）的最新預測，量子計算在未來 15 到 30 年內將創造 4500 億至 8500 億美元的價值，其中 80%由下游用戶創造，例如生物制藥和金融服務公司，其余 20%由量子計算行業從業者獲得。而如果主要供應商能夠實現預期的技術規模，在未來三到五年內，能夠提供 50 億到 100 億美元的價值。量子計算將釋放新多行業的新價值到 2040 年量子計算將創造高達 8500 億美元的年產值。到 2017 年，對量子計算的投資總金額為 6 億歐元，在后三年幾乎翻了一番。IB

47、M、谷歌、霍尼韋爾、IonQ、PsiQuantum 等大型硬件公司的進展和線路圖給業界增強了信心。量子計算技術的重大進步以及由此產生的大規模性能和利潤的預測推-19-動了投資的上升。而量子霸權的實現將帶來爆炸性的增長。但是對于量子計算的前景也存在不同的聲音。例如 Gartner 認為到 2023 年，20%的組織將為量子計算制定預算，而目前這一比例不足1%，企業應該在量子計算中尋找潛在機會。但是整體來說，Gartner對量子計算持謹慎態度，認為其屬于長期項目，存在較大的風險和一定的泡沫，由于其不確定性而未對其進行預測。國際上對量子通訊的應用也非常積極。早在 2009 年，美國國防部高級研究署和

48、 Los Alamos 國家實驗室就分別建成了多節點的城域量子通信網絡。2014 年，NASA 正式提出了在其總部與噴氣推進實驗室（JPL）之間建立一個 600km 遠距離光纖量子通信干線的計劃，并計劃拓展到星地量子通信。英國、歐盟、日本等地也開始了量子通信網絡的實驗和建設。量子測量領域商業化的進程也已經開始。歐美多家公司已推出基于冷原子的重力儀、頻率基準（時鐘）、加速度計、陀螺儀等商用化產品，產業化發展較為迅速。代表性量子傳感測量企業包括：美國AOSense 公司作為創新型原子光學傳感器制造商，專注于高精度導航、時間和頻率標準以及重力測量研究，主要產品包括商用緊湊型量子重-20-力儀、冷原子

49、頻率基準等。在量子測量與傳感器領域內，美國Geometrics 公司、法國 Muquans 公司、英國 M Squared Lasers 公司等表現也相當活躍。美國形成的產業界、學術界和政府之間的合作伙伴關系可以加速量子測量技術的研究和開發，并在此過程中解決科學和應用方面的重大挑戰，促進技術成果轉化。1.3.31.3.3 量子信息產業聯盟量子信息產業聯盟產業聯盟是新技術在產業化過程中的有利推動力量，目前在量子信息產業中，各種類型的產業聯盟正在興起。一是國家或區域推動的產業聯盟。歐盟推動量子科技企業共同創立和建設量子產業聯盟（QuIC）。聚集了 100 名總部位于歐洲量子技術領域的企業成員。這個

50、新成立的 QuIC 將是一個由私企運作的利益集團，歐盟將通過它倡導維護歐洲量子科技產業的共同利益。美國則創立量子經濟發展聯盟（QED-C），它由 180 多個量子產業鏈的成員單位組成。二是科研機構主導的聯盟。例如：中國量子通信產業聯盟，由中科院牽頭,聯合中科大、科大國盾量子技術股份有限公司、阿里巴巴(中國)有限公司、中國鐵路網絡有限公司、中興通訊股份有限公司、北方信息技術研究所等單位，致力于打造世界領先的量子通信產業。由東京大學領導的日本量子創新倡議聯盟，該聯盟的成員包括豐田、日立、東芝和索尼公司。其目標是利用量子計算加速該國的科研，科研費用由聯盟成員承擔。三是企業間的聯盟。例如：寶馬與九家企

51、業聯合成立了 QUTAC(量子技術與應用聯盟)，其目標是為工業生產大量的實際案例并-21-以此創造對量子計算的需求。QUTAC 旨在加快該技術在德國和歐洲的發展。四是量子科技公司加入行業聯盟。例如：專注于量子算法和軟件開發的量子技術公司 QunaSys 加入全球非營利聯盟組織同時也是生命科學領域開放式創新倡導者的皮斯托亞聯盟(Pistoia Alliance)。QunaSys 將和 Pistoia 聯盟密切合作，利用量子計算技術在制藥行業進行創新。1.3.41.3.4 量子信息技術標準量子信息技術標準國際標準化組織紛紛成立量子信息技術相關研究組和標準項目并開展工作，2018 年以來相關布局與研

52、究工作明顯提速。歐洲多國在完成 QKD 現網實驗之后，歐洲電信標準化協會（ETSI）成立ISG-QKD標準組，已發布包括術語定義、系統器件、應用接口、安全證明、部署參數等 9 項技術規范，另有 3 項在研。國際標準化組織和國際電工委員會的第一聯合技術委員會（ISO/IEC JTC1）成立了有我國專家參與的量子計算研究組（SG2）和咨詢組（AG），發布量子計算研究報告和技術趨勢報告，同時在信息安全分技術委員會（SC27）立項由我國專家牽頭的 QKD 安全需求與測評方法標準項目。國際電氣和電子工程師協會（IEEE）啟動了量子技術術語定義、量子計算性能指標和軟件定義量子通信協議等 3 個研究項目。國

53、際互聯網工程任務組（IETF）成立量子互聯網研究組（QIRG）開展量子互聯網路由、資源分配、連接建立、互操作和安全性等方面的初步研究。國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T）對量子信息技術發展演-22-進及其未來對信息通信網絡與產業的影響保持高度關注。未來網絡研究組（SG13）已開展 QKD 網絡的基本框架、功能架構、密鑰管理和軟件定義控制等方面研究項目，網絡安全研究組（SG17）則在 QKD網絡安全要求、密鑰管理安全要求、可信節點安全要求、加密功能要求等方面開展研究，我國部門成員和學術成員擔任部分標準編輯人并做出重要技術貢獻。此外，我國還推動在 ITU-T 成立面向網絡的量子信息技術研究焦點

54、組（FG-QIT4N），全面開展量子信息技術標準化研究工作。2019年 6 月，在上海成功舉辦了首屆 ITU 量子信息技術國際研討會，廣泛邀請全球研究機構和科技公司的專家學者，對量子計算、量子通信、量子測量、量子信息網絡（QIN）等議題開展交流和討論。2019 年 9月，FG-QIT4N 在電信標準化顧問組（TSAG）全會期間正式成立，由中俄美專家共同擔任主席，計劃在焦點組研究期內，對 QKD 網絡和QIN 等相關議題開展標準化預研，為 ITU-T 下一個研究期的量子信息技術標準研究工作奠定基礎并提出建議。我國在量子保密通信網絡建設和試點應用方面具備較好的研究基礎和實踐積累，相關標準化研究工作

55、也逐步開展。2017 年，中國通信標準化協會（CCSA）成立量子通信與信息技術特設任務組（ST7），開展量子通信和網絡以及量子信息技術關鍵器件的標準研究，并開展量子保密通信術語定義和應用場景，QKD 系統技術要求、測試方法和應用接口等國家標準和行業標準的制定。QKD 技術還涉及密碼的產生、管理和使用，中國密碼行業標準化技術委員會（CSTC）也開展了 QKD技術規范和測評體系等密碼行業標準的研究。2019 年 1 月，量子計算與測量標準化技術委員會（TC578）正式成立，計劃開展量子計算-23-和量子測量領域的標準化研究工作。2021 年，國家工信部批準并正式發布實施國內首批量子通信行業標準量子

56、密鑰分發(QKD)系統技術要求 第 1 部分：基于誘騙態BB84 協議的 QKD 系統（2018 年通信行業重點項目）及量子密鑰分發(QKD)系統測試方法 第 1 部分：基于誘騙態 BB84 協議的 QKD 系統（2018 年通信行業一般項目），適用于采用光纖信道傳輸的基于誘騙態 BB84 協議的 QKD 系統。該兩項標準由中國信息通信研究院牽頭、國科量子、國盾量子、問天量子、濟南量子技術研究院等參與編制，將進一步推動我國量子保密通信產品成熟和產業發展。2021 年，由國盾量子牽頭制定的國內首個量子隨機數相關通信行業標準基于 BB84 協議的量子密鑰分發（QKD）用關鍵器件和模塊第 3 部分：

57、量子隨機數發生器（QRNG）獲工信部公示。此外，工信部發布的2021 年工業和信息化標準工作要點提出，我國要重點推進“量子信息等新技術新產業新基建標準制定”。同時，中國通信標準化協會（CCSA）正在陸續開展 30 個量子密鑰分發 QKD 相關標準項目。-24-第 2 章 量子信息專利分析2.12.1 量子信息專利分析基礎量子信息專利分析基礎根據量子信息技術的含義，可以將量子信息技術分為量子通信、量子計算和量子測量三大類，具體技術分解表如下：表 1 量子信息技術分解表一級技術分支一級技術分支二級技術分支二級技術分支三級技術分支三級技術分支量子信量子信息息量子通信量子密鑰分發光源制備傳輸技術檢測技

58、術量子隱形傳態糾纏態制備遠程傳態量子計算量子存儲量子計算硬件量子計算軟件量子測量本報告對于量子信息技術的具體分析將結合上述技術分解表進行展開。國際專利分類表（IPC）是根據 1971 年簽訂的國際專利分類斯-25-特拉斯堡協定 編制的，是目前國際通用的專利文獻分類和檢索工具。IPC 由世界知識產權組織（WIPO）負責修訂，并通過互聯網進行公布。IPC 的修訂往往需要經過 WIPO 組織的多次討論才能通過，因而其對于最新技術分支的分類經常存在信息滯后的問題。由于量子信息屬于新興的技術領域，近年來發展比較迅速，IPC版本也不能完全準確地給出量子信息各技術分支的唯一分類位置，這給量子信息技術相關專利

59、的分類、檢索等造成了不便。下面，針對量子信息技術的各技術分支，梳理了最新版本 IPC 中相關的分類位置，包括 G 部和 H 部中的相關分類號，如表 2 所示。在相關分類號中，光子量子通信 H04B10/70 和量子計算機G06N10/00 是修訂后新增加的準確分類位置。但是，由于量子信息技術涉及到物理、材料、光學、通信、計算、存儲、加密等多個技術領域，因而很多量子信息相關的專利申請并不會準確地分類到上述兩個分類位置。以量子通信為例，經統計，已公開的量子通信專利申請中分入 H04K 分類號的申請量不足百件，所占比例僅為 4.25%，而分入H04L 9/08 的達到 76.4%，分入 H04B10

60、/70 的也占到 21.11%?？梢?，絕大多數量子通信領域的申請均使用 H04L9/08 和 H04B10/70 這兩個分類號。其中 H04B10/70 對應的是光子量子通信，屬于一個準確限定了量子通信的分類位置。而 H04L9/08 和 H04K 則包含了量子保密通信以及其他非量子形式的保密通信。進一步，如果考量量子通信、量子計算、量子測量的具體技術分支，由于當前的量子信息技術主要是基于光子量子來實現的，因而會用到很多與光通信、光學相關的技術，相應地也會分類到H04B10/分類位置下各個有關光通信中發送、傳輸、接收的分類號。-26-經過上述分析可知，IPC 分類體系中已經存在 H04B10/

61、70 和G06N10/00 兩個準確的量子信息領域分類位置，對于相關專利申請的分類和檢索具有明確的指引作用?？紤]到量子信息技術與光信號處理及光通信技術的密切關聯關系，希望在 IPC 的下一步修訂中，能夠豐富 H04B10/70 和 G06N10/00 兩個分類位置的內容，體現出量子通信和量子計算各技術分支的分類位置。另外，也建議對于量子測量給出較為準確的分類位置。表 2 IPC 中的量子信息技術分類位置一級技一級技術分支術分支相關分類相關分類位置位置二級技術二級技術分支分支相關分類相關分類位置位置三級技術三級技術分支分支相關分類相關分類位置位置量子量子信息信息量子通信H04B10/70量子密鑰

62、分發H04L9/H04K/光源制備H04B10/傳輸技術H04B10/檢測技術H04B10/量子隱形傳態H04L9/H04K/糾纏態制備H04B10/遠程傳態H04B10/量子計算G06N10/00量子存儲量子計算硬件量子計算軟件量子測量H04L9/;H04B10/70;G06N10/00-27-2.22.2 量子信息全球專利分析量子信息全球專利分析2.2.12.2.1 全球專利申請趨勢全球專利申請趨勢圖2-2-1示出的是1991年到2021年量子信息技術的年全球專利申請量變化情況。通過專利申請趨勢，可以從一定程度上體現相應技術領域的創新趨勢。2000 年以前量子信息技術的專利申請量很少，在

63、2000 年左右申請量開始快速增長，在 2005-2010 年申請量進入穩定期，在 2010-2015 年又開始快速增長，2016 年后至今進入飛速增長期，至 2019 年達到近 2000 件的年申請量，表明量子信息技術經過前期的逐步發展進入到目前的快速發展期。實際上，在 2016 年歐盟、美國和中國都相繼推出了量子技術的發展規劃，均給予了高度重視，促進了相關產業的快速發展。圖 2-2-1 量子信息全球專利申請趨勢圖圖 2-2-2 是全球范圍內量子信息技術的三個分支占比圖?？梢钥吹搅孔油ㄐ偶夹g的申請占比最大，占據了整個量子信息技術中 71%的申請量，隨后是量子計算技術占據 27%，量子測量技術

64、僅僅占據 2%。量子通信和量子計算為量子信息的主要研究領域，是當前研發力度最-28-大的兩個方面，而量子測量的研發投入較小。2-2-2 量子信息全球專利技術分布2.2.22.2.2 全球專利申請布局全球專利申請布局技術原創國和技術目標國在一定程度上可以呈現出全球各個國家或地區的技術發展水平以及市場競爭的激烈程度，通過對專利申請的來源區域分析，能夠發現技術領先的國家或地區以及市場競爭較弱的區域，為企業開展學習交流、進軍新興市場提供借鑒。來源于某個國家的發明人的本技術領域專利申請相對越多，表明從專利數量的角度來衡量，該國在本技術領域的技術發展水平相對越高。某項技術在某個國家/地區申請的專利數量越多

65、，往往反映了專利權人對該國家/地區市場的重視程度越高。下圖 2-2-3 為量子信息技術原創區域分布，基于量子信息技術的全球專利申請數據，其中源自中國的專利申請數量最多，占據了全球申請的將近一半，排在第二位的是美國，占據了全球申請的 25%，歐洲排在第三位，占據了全球申請的 10%，日本、韓國和其他所有地區的和分別為全球申請的 10%以下。-29-圖 2-2-3 量子信息技術全球專利原創區域分布由圖 2-2-4 中可以看出，量子信息技術布局于中國的專利位居第一，布局于美國的專利均位居第二。韓國、歐洲和日本布局較少，其他國家則布局非常少。目標國與原創國均是中國和美國占據前兩名，意味著量子信息技術的

66、技術創新和市場占領均主要在中國和美國。圖 2-2-4 量子信息技術全球專利布局2.2.32.2.3 全球專利申請狀態全球專利申請狀態如圖 2-2-5 所示，量子信息的全球專利中，當前處于授權有效狀態的數量為 4223 件，約占申請量的 47%，處于在審狀態的有 2813 件，約占申請量的 32%，處于失效狀態的申請有 1836 件，約占申請量的21%?？梢?，量子信息技術專利有效率較高，且最近幾年申請較多，-30-仍處于在審狀態。圖 2-2-5 量子信息技術全球專利法律狀態分布2.2.42.2.4 全球專利主要申請人全球專利主要申請人申請人是專利申請的權利人，也是技術創新的主體。通過專利申請的數

67、量，可以發現行業的技術創新領先者，對專利族的申請量進行統計，獲得申請人分布。參見圖 2-2-6，在量子信息技術全球專利申請中，來自中國的創新主體占據了申請量排名前十的前八名，其中包括科大國盾、如般量子、安徽問天、中創為、合肥本源量子五家公司，中國科技大學、北京郵電大學、華南師范大學三所高校，展示了中國在量子信息領域的強大實力?？拼髧芎桶不諉柼斓膭撌紙F隊正是來源于中國科技大學。美國的 IBM 占據了全球申請量的排名第一，英特爾占據全球申請量的排名第九，IBM 和英特爾正是量子計算領域的巨頭，IBM 遙遙領先的申請量，展示了其在量子計算領域的領先地位。-31-圖 2-2-6 量子信息全球專利申請

68、 TOP10 申請人2.32.3 量子信息在華專利分析量子信息在華專利分析2.3.12.3.1 在華專利申請趨勢在華專利申請趨勢圖2-3-1是量子信息1991年到2021年在華專利申請量逐年分布趨勢圖?？傮w來說，量子信息技術申請量 2005 年前申請量較少，2005后申請量上升，并且在 2005-2010 年間申請量平穩保持。2010-2015年開始快速上升，2015 年后開始迅猛增長，申請量接近 1400 件，表明量子信息技術在華申請經過前期的逐步發展進入到目前的快速發展期。在華申請趨勢與全球申請趨勢的接近，表明了量子信息技術在中國的發展與國外基本同步，且在近幾年在全球具有重大的影響力。-3

69、2-圖 2-3-1 量子信息在華專利申請趨勢圖 2-3-2 是在華專利申請量子信息技術的三個分支占比圖?？梢钥吹搅孔油ㄐ偶夹g的申請占比最大，占據了整個量子信息技術中 79%的申請量，隨后是量子計算技術占據 19%，量子測量技術僅僅占據 2%。說明在中國量子通信和量子計算為量子信息的主要研究領域，是當前研發力度最大的兩個方面，而量子測量的研發投入較小。與全球量子信息技術三個分支的占比相比，量子通信在華申請占比更高，可見，量子通信在華發展更為迅猛。圖 2-3-2 量子信息在華專利技術分布2.3.22.3.2 在華專利申請布局在華專利申請布局圖 2-3-3 是在量子信息技術華專利申請的技術原創國以及

70、各省-33-市申請量分布情況。量子信息技術的在華專利申請中，考慮中國申請和國外申請的情況，中國原創的占比最大，占比為 89%，占據了絕對的數量優勢，其中北京的申請量位居首位，占比 18%，其次是安徽的16%，另外，江蘇占 12%的申請量，廣東占 10%的申請量，浙江、上海、四川各有 10%以內的申請量。在華專利的國外申請中，申請量最高的分別是技術強勁的美國、歐盟和日本，分別占比 51%、20%和 10%，可見美國、歐盟和日本已經開始在中國對量子信息領域的專利布局。圖 2-3-3 量子信息在華專利來源區域分布2.3.32.3.3 在華專利申請狀態在華專利申請狀態如圖 2-3-4 所示，量子信息的

71、在華專利申請中，當前處于授權有效狀態的數量為 2398 件，占比 42%，處于在審狀態的有 2482 件，占比 44%，處于失效狀態的申請有 792 件，占比 14%。處于在審狀態的比授權狀態的更多，可見，量子信息領域在華申請相比全球更集中于最近幾年，近幾年的發展非常強勁。-34-圖 2-3-4 量子信息技術在華專利法律狀態分布2.3.42.3.4 在華專利主要申請人在華專利主要申請人參見圖 2-3-5，量子信息技術在華專利申請中，來自中國的創新主體占據了申請量排名前十的前九名，其中包括科大國盾、如般量子、安徽問天、中創為、合肥本源量子五家公司，中國科技大學、北京郵電大學、華南師范大學、清華大

72、學四所高校，展示了中國在量子信息領域的強大實力?？拼髧芎桶不諉柼斓膭撌紙F隊正是來源于中國科技大學。美國的 IBM 占據了在華申請量的第十名。與量子信息全球前十名申請人的比較，可以看出，中國的主要申請人均是主要在國內申請，全球排名第一的 IBM 主要申請地不在中國，但是也在中國有相當數量的專利申請布局。-35-圖 2-3-5 量子信息在華專利申請 TOP10 申請人2.42.4 量子信息北京專利分析量子信息北京專利分析2.4.12.4.1 北京專利申請趨勢北京專利申請趨勢圖 2-4-1 量子信息北京專利申請趨勢圖圖 2-4-1 是量子信息技術北京專利申請量逐年分布趨勢圖?？傮w來說，量子信息技術

73、在 2001 年開始出現北京申請，2000-2010 年期間申請量很少，為個位數，在 2010 年以后開始逐漸增長，2015 年之后進入快速增長，在 2019 年申請量達到峰值，超過 200 件。由于專-36-利文獻公開存在滯后，其中 2019-2021 年的專利申請數據還未完整公開，然而可以判斷該波上升趨勢還在保持中，處于迅猛發展中。圖 2-4-2 是北京專利申請量子信息技術的三個分支占比圖?？梢钥吹搅孔油ㄐ偶夹g的申請占比最大，近 800 件，占據了整個量子信息技術中 81%的申請量，隨后是量子計算技術，超過 150 件，占據 17%，量子測量技術，不足 30 件，僅僅占據 2%。量子通信和

74、量子計算仍然為北京量子信息的主要研究領域，是當前研發力度最大的兩個方面，而量子測量的研發投入較小。與全球和在華量子信息技術三個分支的占比相比，北京申請量子通信占比更高。圖 2-4-2 量子信息北京專利技術分布2.4.22.4.2 北京專利申請狀態北京專利申請狀態如圖 2-4-3 所示，量子信息的全球專利中，當前處于授權有效狀態的數量為 441 件，占比 48%，處于在審狀態的有 367 件，占比 40%，處于失效狀態的申請有 104 件，占比 12%?？梢?，北京量子信息專利有效性更高。-37-圖 2-4-3 量子信息技術北京專利法律狀態分布2.4.32.4.3 北京與其他省市專利申請比較北京與

75、其他省市專利申請比較通過對在華申請各省市的專利申請量進行分析，能夠發現技術領先和市場競爭激烈的省市，為企業開展學習交流、進行技術合作提供借鑒。圖 2-4-4 為量子信息技術在華申請各省市前 6 名分布圖，其中北京的申請量超過 900 件，位居第一，在后續 2.4.4 節的北京主要申請人分析中，可以看出北京由于具有大量研究水平較高的高校、研究機構和國企，在量子信息技術的專利申請中位居全國第一。第二名是安徽，在后續 2.4.4 節的分析中，可以看出安徽具有中國科技大學和源于中國科技大學的以量子技術為核心的公司科大國盾和安徽問天，因此，在量子密鑰分發技術的專利申請中也位于前列。江蘇、廣東和浙江的申請

76、量差距不大，分別為第三、第四和第五，主要來源于三省量子技術核心公司的申請量。上海位居第六，主要來源于高校和研究機構。-38-圖 2-4-4量子信息在華申請前 6 名來源地分布圖2.4.42.4.4 北京專利主要申請人北京專利主要申請人如圖2-4-5，在量子信息技術中北京的專利申請人前十名中包括，北京郵電大學、清華大學、北京大學、北京航空航天大學四所高校，中國電子科技集團電子科學研究院、中科院兩個研究機構，國家電網一家大型國企，啟科量子和北京中創為兩家以量子技術為核心的公司，百度網訊一家互聯網巨頭?？梢?，北京量子信息技術的主要申請人既有科研院所和大型國企，也有以量子技術為核心的成長中的公司。圖

77、2-4-5 量子信息北京專利申請 TOP10 申請人-39-第 3 章 量子通信專利分析3.1量子通信全球專利分析量子通信全球專利分析3.1.13.1.1 全球專利申請趨勢全球專利申請趨勢圖 3-1-1 量子通信全球專利申請趨勢圖圖3-1-1示出的是1991年到2021年量子通信的兩個技術分支量子密鑰分發和量子隱形傳態的年全球專利申請量變化情況。首先來看量子密鑰分發的申請變化，2000 年以前密鑰分發技術的專利申請量很少，在 2000 年左右申請量開始快速增長，在2005-2011 年申請量進入穩定期，在 2011-2015 年又開始快速增長，2016 年后至今進入飛速增長期，至 2019 年

78、達到近 1200 件的年申請量，表明量子密鑰分發技術經過前期的逐步發展進入到目前的快速發展期。實際上，在 2016 年，歐盟、美國和中國都相繼推出了量子技術的發展規劃，均給予了高度重視，促進了相關產業的快速發展。而量子隱形傳態的全球專利申請量遠低于量子密鑰分發的申請量，大約只有其八分之一。其申請趨勢變化也如量子密鑰分發，在2000 年還處于萌芽階段，從 2000 年申請量逐漸增加，一直到 2010-40-年，量子隱形傳態的專利申請量一致維持較低的年申請量。2011 年到 2015 年，隨著量子通信技術的發展，相關專利申請開始出現增長，到 2015 年以后，隨著各主要國家和地區所制定的量子通信發

79、展政策的推動，量子隱形傳態技術分支年專利申請量的增長速度進一步提升，開始進入較快發展期?？傮w上，量子密鑰分發是量子通信研發的重點，而對于量子隱形傳態的研發，仍處于初步增長的階段。在分析上述一級技術分支的基礎上，本節還對各二級技術分支的專利申請進行了分析。首先，針對量子密鑰分發所包含的二級技術分支的歷年申請量進行分析，如圖 3-1-2、3-1-3、3-1-4 所示。圖 3-1-2 光源制備全球專利申請趨勢圖圖 3-1-3 傳輸全球專利申請趨勢圖-41-圖 3-1-4 檢測全球專利申請趨勢圖比較量子密鑰分發的三個二級技術分支的全球申請量，如圖3-1-5、3-1-6 所示。傳輸技術分支的申請量遠高于

80、其它兩個技術分支的申請量，這體現了傳輸技術的技術更新速度更快，技術研發的關注度更高。傳輸技術分支的逐年申請量變化也影響著量子密鑰分發一級技術分支的專利申請趨勢。另外，光源制備和檢測的全球申請趨勢與量子密鑰分發一級技術分支的總體趨勢接近，這體現了三個技術分支在量子密鑰分發系統中的高度相關性，一個技術分支的進步會帶動其它技術分支相應的改進。圖 3-1-5 糾纏態制備全球專利申請趨勢-42-圖 3-1-6 遠程傳態全球專利申請趨勢量子隱形傳態包含兩個二級技術分支：糾纏態制備、遠程傳態，這兩個二級技術分支的全球專利申請趨勢基本相同，均起始于 2000年左右，同時期糾纏態制備相關專利申請量要大于遠程傳態

81、相關的申請量，特別是在 2010 年以后，糾纏態制備的申請量出現較大比例的增長，雖然遠程傳態領域的申請量也呈現出增長趨勢，但其增幅相對較小。直到 2015 年開始，遠程傳態的申請量也呈現出快速增長的態勢。圖 3-1-7 是全球范圍內量子密鑰分發技術的三個分支占比圖?？梢钥吹缴婕皞鬏數纳暾堈急茸畲?，占據了整個密鑰分發領域中 70%的申請量，隨后是光源制備占據 25%，檢測技術占據 5%。顯然傳輸是當前量子密鑰分發領域的最重要的研究領域，是當前研發力度最大的方面，而檢測技術的研發投入較小。-43-圖 3-1-7 量子密鑰分發全球專利技術分布對于量子隱形傳態來說，其兩個技術分支的在全球申請量占比相近

82、，如圖 3-1-8，糾纏態制備申請量所占比例為 55%，而遠程傳態的申請量占比 45%，也就是說這兩個領域的研發投入大致相當，呈現齊頭并進的發展趨勢。圖 3-1-8 隱形傳態全球專利技術分布3.1.23.1.2 全球專利申請布局全球專利申請布局技術原創國和技術目標國在一定程度上可以呈現出全球各個國家或地區的技術發展水平以及市場競爭的激烈程度，通過對專利申請的來源區域分析，能夠發現技術領先的國家或地區以及市場競爭較弱的區域，為企業開展學習交流、進軍新興市場提供借鑒。圖 3-1-9 為量子密鑰分發技術原創區域分布，基于密鑰分發的全-44-球專利申請數據，其中源自中國的專利申請數量最多，占據了全球申

83、請的一半以上，排在第二位的是美國，占據了全球申請的 19%，歐洲、日本、韓國和其他所有地區的和分別占據了全球申請的 10%以下。圖 3-1-9 密鑰分發技術全球專利原創區域分布具體到密鑰分發技術的二級技術分支，在光源制備、傳輸及檢測三個技術分支中，最大的專利原創國均為中國，第二位均位美國，第三位均位日本?？梢?，中國不僅在密鑰分發一級技術分支中占有絕對優勢，而且在二級技術分支中也占有絕對優勢。日本在二級技術分支中比歐洲和韓國有明顯優勢，尤其是在光源制備技術和檢測技術中。具體比例參見圖 3-1-10。（a）光源制備（b）傳輸-45-（c）檢測圖 3-1-10 密鑰分發技術各二級技術分支全球專利原創

84、區域分布由圖 3-1-11 中可以看出，密鑰分發及其三個技術分支布局于中國的專利均位居第一，布局于美國的專利均位居第二。日本在光源制備和檢測中相比歐洲和韓國更具明顯優勢，這與日本的申請量統計也是一致的。目標國與原創國排名的接近，意味著各國主要在本國申請專利，國際上并沒有出現明顯激烈的競爭市場，這與量子密鑰分發技術本身屬于高度安全傳輸技術本身有關系，對安全的極高需求意味著該市場主要由本國進入。圖 3-1-11 密鑰分發技術及其分支全球專利布局-46-從量子通信的另一個技術分支量子隱形傳態來看，參見圖3-1-12其全球專利申請中近一半的申請量來自于中國，其次是來自美國的專利申請占比 28%，來自日

85、本和歐洲的比例比較接近，均超過 10%，接下來是來自韓國的申請達到 3%?？傮w看來，中國、美國、日本和歐洲的申請量占據領先地位。如圖 3-1-13，具體到二級技術分支，來自中國的申請量在糾纏態制備和遠程傳態兩個技術分支所占的比重均超過了 50%，占據半壁江山，美國則均位居第二位，所占比例超過 20%，日本和歐洲均以約10%的比例緊隨其后，其次是韓國?？梢?，對于糾纏態制備和遠程傳態兩個二級技術分支來說，其全球專利申請來源與量子隱形傳態一級技術分支相同，主要的創新均源自中國、美國、日本和歐洲。圖 3-1-12 隱形傳態技術全球專利原創區域分布-47-（a）糾纏態制備（b）遠程傳態圖 3-1-13

86、隱形傳態各二級技術分支全球專利原創區域分布再來看量子隱形傳態技術全球專利的目標布局情況，如圖3-1-14所示，中國是全球專利布局的重點區域，超過一半的專利均申請于中國，美國、日本和歐洲也是量子隱形傳態全球專利布局的重要區域。糾纏態制備和遠程傳態兩個二級技術分支的全球專利布局也呈現出相同的趨勢，中國占據半壁江山，美國緊隨其后，其次是日本、歐洲和韓國，在這五個國家和地區幾乎布局了全部的專利申請，可見這些地方正是量子隱形傳態技術潛在的應用市場。圖 3-1-14 隱形傳態技術及其分支全球專利布局-48-3.1.33.1.3 全球專利申請狀態全球專利申請狀態統計法律狀態為有效狀態的專利數量，量子密鑰分發

87、的有效專利數量為 7185，約占申請量的 59%，其中：光源制備技術分支的有效專利數為 1912 件，傳輸技術分支的有效專利數為 5435 件，檢測技術分支的有效專利數為410件。而量子隱形傳態的有效專利數量為781件，約占申請量的 59%，如圖 3-1-15 所示，外圈為量子密鑰分發專利申請的全球專利法律狀態，內圈為量子隱形傳態專利申請的全球專利法律狀態。圖 3-1-15 量子通信技術全球專利法律狀態分布圖 3-1-16 中，餅圖從內到外依次為光源制備、傳輸、檢測三個技術分支的專利有效、失效和在審狀態的分布比例。三個技術分支專利的有效率均較高，可見，量子密鑰分發技術專利的申請人研發水平均比較

88、高，對專利的保護比較有效。圖 3-1-16 密鑰分發各二級技術分支全球專利法律狀態分布-49-關注量子密鑰分發和量子隱形傳態各二級技術分支近五年的申請量變化情況，如圖 3-1-17，整體呈現出平穩發展的申請趨勢，其中，量子密鑰分發的傳輸技術分支近五年的申請量最大，其次是量子密鑰分發的光源制備技術分支，而量子密鑰分發的檢測技術分支近五年申請量最少。而量子隱形傳態的糾纏態制備和遠程傳態兩個技術分支的申請量總體不多，但在近五年均保持著穩定的年申請量。圖 3-1-17 量子通信各二級技術分支近五年全球專利申請趨勢3.1.43.1.4 全球專利主要申請人全球專利主要申請人申請人是專利申請的權利人，也是技

89、術創新的主體。通過專利申請的數量，可以發現行業的技術創新領先者，對專利族的申請量進行統計，獲得申請人分布。參見圖 3-1-18，在密鑰分發技術全球專利申請中，來自中國的創新主體占據了申請量排名前十的前九名，其中包括科大國盾、如般量子、安徽問天、中創為、浙江九州量子五家公司，北京郵電大學、華南師范大學、中國科技大學三所高校，中國電子科技集團一家研究-50-院所，展示了中國在量子密鑰分發領域的強大實力?？拼髧芎桶不諉柼斓膭撌紙F隊正是來源于中國科技大學。日本的 NEC 位于全球申請量的第十名。圖 3-1-18 密鑰分發全球專利申請 TOP10 申請人如圖 3-1-19，量子隱形傳態技術的全球專利申

90、請中，來自中國申請人的申請占到前十名中的八個，其中蘇州大學、中國科學技術大學、山西大學以 37、31 和 28 的申請量位居前三名，其他排名前十中國申請人還包括華南師范大學、南京郵電大學、清華大學和浙江工商大學，可見排名前十的八個中國申請人均為高校。也就是說，在中國主要是有高校承擔了量子隱行傳態技術的研發工作。另外兩個排名前十的申請人是來自美國的 PSI Quantum 和 IBM，IBM 作為國際 IT 巨頭也在量子隱形傳態領域投入了一定的研發力量，并產出了相關的專利申請。PSI Quantum 是一家專注量子技術的新秀公司，在量子隱形傳態領域進行了相應的研究和專利申請。-51-圖 3-1-

91、19 量子隱形傳態全球專利申請 TOP10 申請人3.23.2 量子通信在華專利分析量子通信在華專利分析3.2.13.2.1 在華專利申請趨勢在華專利申請趨勢圖 3-2-1 是涉及量子通信技術兩個一級技術分支在華專利申請量逐年分布趨勢圖?？傮w來說，量子密鑰技術申請量初期呈現平穩的緩慢上升趨勢，到 2013 年的年申請量剛剛突破 100 件，隨后出現一個明顯的迅速上升趨勢，上升趨勢保持強勁，由于專利文獻公開存在滯后，其中 2019-2021 年的專利申請數據還未完整公開，然而可以判斷該波上升趨勢還在保持中，處于迅猛發展中，從發展趨勢判斷，2019-2021 年的實際申請量有望突破 1000 件。

92、量子隱形傳態技術的在華申請量遠小量子密鑰分發技術的申請量，從 2002 年開始出現在華申請以來，2010 年以前申請量相對較少，自 2011 年以后，申請量呈現增長趨勢，并于 2016 年以后出現相對較快的增加，但總體來說，年申請量也不足 200 件。-52-圖 3-2-1 量子通信在華專利申請趨勢圖 3-2-2 是涉及量子密鑰分發技術中的光源制備相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。光源制備相關專利從 2001 年開始在華申請，初期一直處于申請數量較少、增長不穩定的狀態，在 2010 年后開始保持穩定的增長速度，到 2017 年之后增加速度有了一定的提升，但該領域的年申請量依舊處于較低數量，剛

93、剛超過 200 件，目前還處于上升趨勢中。圖 3-2-2 光源制備在華專利申請趨勢圖 3-2-3 是涉及量子密鑰分發技術中傳輸相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。傳輸是量子密鑰分發領域中的技術重點，年申請-53-量遠高于光源制備和檢測，從 2000 年后保持增長，2015 年后即進入快速增長期，年申請量以翻倍的速度高速增加，增速高于光源制備和檢測，且處于持續高速增長階段中，當前的年申請量高于 600 件。圖 3-2-3 傳輸在華專利申請趨勢圖 3-2-4 是涉及量子密鑰分發技術中檢測相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。相對于光源制備和傳輸，檢測相關申請的年申請量一直較少，在 2002 開始申請

94、后直到 2013 年的年申請量都處于個位數，2015 年后小幅穩定增長，2018 年開始迅速增加。圖 3-2-4 檢測在華專利申請趨勢-54-結合整個量子密鑰分發技術，在 2000-2015 年的初期穩定發展后，從 2015 年起光源制備、傳輸、檢測均進入了快速發展，增速強勁。再來分析量子隱形傳態的兩個二級技術分支的在華專利申請趨勢，如圖 3-2-5、3-2-6 所示，它們的年均申請量均較小，不足 100件，均在 2001 年以后開始出現專利申請，且在 2010 年以前的申請量較少，從 2011 年以后出現申請量的增長，但總申請量一直不算多，可見無論是量子隱形傳態技術，還是其二級技術分支糾纏態

95、制備和遠程傳態，它們的在華專利申請尚未進入快速發展的階段。圖 3-2-5 糾纏態制備在華專利申請趨勢圖 3-2-6 遠程傳態在華專利申請趨勢圖 3-2-7 是中國范圍內量子密鑰分發技術的三個分支占比圖?？梢钥吹缴婕皞鬏數纳暾堈急茸畲?，占據了整個密鑰分發領域中 70%的-55-申請量，隨后是光源制備占據 24%，檢測技術占據 6%。顯然傳輸是當前量子密鑰分發領域的最重要的研究領域，是當前研發力度最大的方面，而檢測技術的研發投入較小。圖 3-2-7 量子密鑰分發在華專利技術分布對于量子隱形傳態來說，其兩個技術分支的在華申請量占比相近，如圖 3-2-8，糾纏態制備申請量所占比例為 54%，而遠程傳態

96、的申請量占比 46%，也就是說這兩個領域的研發投入大致相當，呈現齊頭并進的發展趨勢。圖 3-2-8 隱形傳態在華專利技術分布3.2.23.2.2 在華專利申請布局在華專利申請布局圖 3-2-9 是在華專利申請的技術原創國以及各省市申請量分布情況。量子密鑰分發領域的在華專利申請中，考慮中國申請和國外申請的情況，中國原創的占比最大，占比為 92%，占據了絕對的數量優-56-勢，其中北京的申請量位居首位，占比 18%，其次是安徽的 15%，另外，江蘇占 12%的申請量，浙江占 11%的申請量，上海、廣東、四川各有 10%以內的申請量。在華專利的國外申請中，申請量最高的分別是技術強勁的美國、歐盟和日本

97、，分別占比 35%、30%和 16%，可見美國、歐盟和日本已經開始在中國對密鑰分發領域的專利布局。圖 3-2-9 量子密鑰分發在華專利來源區域分布如圖 3-2-10 所示，在量子隱形傳態技術領域，在華專利申請的94%來自中國，其中江蘇的申請量位居首位，占比 18%，其次是安徽和上海的 11%，另外，北京占 10%的申請量，廣東、陜西、山西各占10%以內的申請量。進一步分析來自國外的申請，其中美國占據了絕大多數，有 70%的申請源自美國申請人，源自歐洲的申請占比 15%，另外還有 9%的申請來自日本。也就是說，在華專利申請中，美國是最主要的國外申請來源地。圖 3-2-10 量子隱形傳態在華專利來

98、源區域分布-57-3.2.33.2.3 在華專利申請狀態在華專利申請狀態關注在華專利申請法律狀態，量子密鑰分發的在華專利中，當前處于授權有效狀態的數量為 1951 件，占比 46%，處于在審狀態的有1646 件占比 38%，處于失效狀態的申請有 666 件，占比 16%。量子隱形傳態的在華專利中，當前處于授權有效狀態的數量為 264 件，占比48%，處于在審狀態的有 195 件，占比 35%，處于失效狀態的申請有92 件，占比 17%。圖 3-2-11 示出了上述不同法律狀態專利數量所占的比例，其中外圈代表量子密鑰分發技術的在華專利法律狀態分布，內圈代表量子隱形傳態技術的在華專利法律狀態分布。

99、圖 3-2-11 量子通信在華專利法律請狀態分布圖 3-2-12 是近五年量子通信各二級技術分支的專利申請數量變化趨勢圖?？梢钥吹?，量子通信涉及的各個技術分支都處于較快的發展中，其中量子密鑰分發的傳輸領域更是重點技術，集中了大量的科研力量，而量子密鑰分發的光源制備和檢測技術不屬于當前的研究重點。量子隱形傳態的兩個二級技術分支糾纏態制備和遠程傳態的在華申請量相對不多，而且在近五年中保持了相對穩定的年申請量，處于技術研發的平穩期，尚未進入大規模研發態勢。-58-圖 3-2-12 量子通信各二級技術分支在華專利技術分布3.2.43.2.4 在華專利主要申請人在華專利主要申請人如圖 3-2-13，在密

100、鑰分發技術在華專利申請中，前九名為密鑰分發全球專利申請的前十名，第十名為浙江神州量子，其中包括科大國盾、如般量子、安徽問天、中創為、浙江九州量子、浙江神州量子六家公司，北京郵電大學、華南師范大學、中國科技大學三所高校，中國電子科技集團一家研究院所?？拼髧芎桶不諉柼斓膭撌紙F隊正是來源于中國科技大學?？梢?，在華主要申請人均為本國創新主體，且創新主體中公司型創新主體和科研院所平分秋色。-59-圖 3-2-13 密鑰分發在華專利申請 TOP10 申請人如圖 3-2-14，量子隱形傳態技術的在華專利申請中，前十名均為高校，可見，量子隱形傳態技術主要在高校的基礎研究中，目前公司實用范圍有限。圖 3-2-

101、14 量子隱形傳態在華專利申請 TOP10 申請人-60-3.33.3 量子通信北京專利分析量子通信北京專利分析3.3.13.3.1 北京專利申請趨勢北京專利申請趨勢圖 3-3-1 是涉及量子通信技術兩個一級技術分支北京專利申請量逐年分布趨勢圖?？傮w來說，量子密鑰技術在 2001 年開始出現北京申請，2000-2010 年期間申請量很少，為個位數，在 2010 年以后開始逐漸增長，2015 年之后進入快速增長，在 2019 年申請量達到峰值，接近 200 件。由于專利文獻公開存在滯后，其中 2019-2021 年的專利申請數據還未完整公開，然而可以判斷該波上升趨勢還在保持中，處于迅猛發展中，從

102、發展趨勢判斷，2019-2021 年的實際申請量有望突破 200 件。圖 3-3-1 量子通信北京專利申請趨勢圖量子隱形傳態技術的北京申請量遠小量子密鑰分發技術的申請量，從 2002 年開始出現北京申請以來，2012 年以前申請量很少，自2012 年以后，申請量緩慢增長，在 2019 年申請量達到峰值 10 件。-61-圖 3-3-2 光源制備北京專利申請趨勢圖 3-3-2 是涉及量子密鑰分發技術中的光源制備相關的北京專利申請量逐年分布趨勢圖。光源制備相關專利從 2002 年開始出現北京申請，初期一直處于申請數量較少、增長不穩定的狀態，在 2015年后開始保持穩定的增長速度，到 2017 年之

103、后增加速度有了一定的提升，在 2018 年達到峰值 32 件。圖 3-3-3 是涉及量子密鑰分發技術中傳輸相關的北京專利申請量逐年分布趨勢圖。傳輸是量子密鑰分發領域中的技術重點，年申請量遠高于光源制備和檢測，2002 年出現北京申請，到 2010 前年增長緩慢，2015 年后即進入快速增長期，增速高于光源制備和檢測，2018年之后達到年申請量 100 件以上。-62-圖 3-3-3 傳輸北京專利申請趨勢圖 3-3-4 是涉及量子密鑰分發技術中檢測相關的北京專利申請量逐年分布趨勢圖。相對于光源制備和傳輸，檢測相關申請的年申請量一直較少，在 2002 開始申請后直到 2014 年的年申請量都處于個

104、位數，且有的年份無申請，2015 年后開始穩定增長。圖 3-3-4 檢測北京專利申請趨勢結合整個量子密鑰分發技術，在 2000-2015 年的初期穩定發展后，從 2015 年起光源制備、傳輸、檢測均進入了快速發展，增速強勁。再來分析量子隱形傳態的兩個二級技術分支的北京專利申請趨勢，如圖 3-3-5、3-3-6 所示，它們的年均申請量均較小，不足 10 件，-63-均在 2003 年以后開始出現北京專利申請，且申請量不穩定，有的年份無申請，從 2013 年以后出現申請量的增長，但總申請量一直不算多，可見無論是量子隱形傳態技術，還是其二級技術分支糾纏態制備和遠程傳態，它們的北京專利申請尚未進入快速

105、發展的階段。圖 3-3-5 糾纏態制備北京專利申請趨勢圖 3-3-6 遠程傳態北京專利申請趨勢圖 3-3-7 是北京范圍內量子密鑰分發技術的三個分支占比圖?？梢钥吹缴婕皞鬏數纳暾堈急茸畲?，占據了整個密鑰分發領域中 76%的申請量，隨后是光源制備占據 18%，檢測技術占據 6%。顯然傳輸是當-64-前量子密鑰分發領域的最重要的研究領域，是當前研發力度最大的方面，而檢測技術的研發投入較小。圖 3-3-7 量子密鑰分發北京專利技術分布對于量子隱形傳態來說，其兩個技術分支的北京申請量占比相近，如圖 3-3-8，糾纏態制備申請量所占比例為 48%，而遠程傳態的申請量占比 52%，也就是說這兩個領域的研發

106、投入大致相當，呈現齊頭并進的發展趨勢。圖 3-3-8 隱形傳態北京專利技術分布3.3.23.3.2 北京專利申請狀態北京專利申請狀態量子密鑰分發的北京專利中，當前處于授權有效狀態的數量為360 件，占比 51%，處于在審狀態的有 265 件占比 37%，處于失效狀-65-態的申請有 85 件，占比 12%。量子隱形傳態的北京專利中，當前處于授權有效狀態的數量為 25 件，占比 47%，處于在審狀態的有 16 件，占比 30%，處于失效狀態的申請有 12 件，占比 23%。圖 3-3-9 示出了上述不同法律狀態專利數量所占的比例，其中外圈代表量子密鑰分發技術的北京專利法律狀態分布，內圈代表量子隱

107、形傳態技術的北京專利法律狀態分布。圖 3-3-9 量子通信北京專利法律狀態分布3.3.33.3.3 北京與其他省市專利申請比較北京與其他省市專利申請比較通過對在華申請各省市的專利申請量進行分析，能夠發現技術領先和市場競爭激烈的省市，為企業開展學習交流、進行技術合作提供借鑒。圖 3-3-10 為量子密鑰分發技術在華申請各省市前 4 名分布圖，其中北京的申請量超過了 700 件，位居第一，在后邊 3.3.4 節的北京主要申請人分析中，可以看出北京由于具有大量研究水平較高的高校、研究機構和國企，在量子密鑰分發技術的專利申請中位居全國第一。第二名是安徽，在后邊 3.2.4 節的分析中，可以看出安徽具有

108、中國科技大學和源于中國科技大學的以量子技術為核心的公司科大國盾和-66-安徽問天，因此，在量子密鑰分發技術的專利申請中也位于前列。江蘇和浙江的申請量差距不大，分別為第三和第四，主要源兩省量子技術核心公司的申請量。圖 3-3-10密鑰分發在華申請前 4 名分布圖圖 3-3-11 為量子隱形傳態技術在華申請各省市前 4 名分布圖，其中江蘇的申請量超過了 90 件，位居第一，安徽、上海和北京均為50 多件，分別位于第二、第三和第四。在前邊 4.2.4 節的分析中，可以看出量子隱形傳態技術的在華主要申請人均為高校，江蘇、安徽、上海和北京具有眾多研究量子技術的高校。圖 3-3-11隱形傳態在華申請前 4

109、 名來源地分布圖-67-3.3.43.3.4 北京專利主要申請人北京專利主要申請人如圖 3-3-12，在密鑰分發技術的北京申請人前十名中包括，北京郵電大學、清華大學、北京大學三所高校，中國電子科技集團電子科學研究院、中科院兩個研究機構，國家電網和中國移動通信有限公司研究院兩家大型國企，啟科量子、北京中創為、北京國盾三家以量子技術為核心的公司?？梢?，北京密鑰分發技術的主要申請人既有科研院所和大型國企，也有以量子技術為核心的成長中的公司。圖 3-3-12 密鑰分發北京專利申請 TOP10 申請人如圖 3-3-13，量子隱形傳態技術的北京申請人中，前十名包括清華大學、北京航空航天大學、北京郵電大學、

110、北京大學、中國科學院大學、北京工業大學六所高校，中科院和軍事科學院兩個研究機構，包括眾多集團分支機構的國家電網，中國工商銀行一家金融公司?？梢?，北京量子隱形傳態技術的主要申請人為科研院所和電網國企，以量子技術為核心的公司尚未形成規模。-68-圖 3-3-13 量子隱形傳態北京專利申請 TOP10 申請人-69-第 4 章 量子計算專利分析4.14.1 量子計算全球專利分析量子計算全球專利分析4.1.14.1.1 全球專利申請趨勢全球專利申請趨勢圖 4-1-1 量子計算全球專利申請趨勢圖圖4-1-1示出的是1991年到2021年量子計算的年全球專利申請量變化情況。2000 年以前量子計算的專利申

111、請量很少，在 2000 年左右申請量開始快速增長，在 2005-2015 年申請量進入穩定期，2016年后至今進入飛速增長期，至 2019 年突破 700 件的年申請量，表明量子計算技術經過前期的逐步發展進入到目前的快速發展期。實際上，在 2016 年歐盟、美國和中國都相繼推出了量子技術的發展規劃，均給予了高度重視，促進了相關產業的快速發展。量子計算雖然現在仍處在實驗室階段，但量子計算的行業顛覆力是毋庸置疑的，一旦軟硬件設備從實驗室走向商業應用，最后能夠深入日常生活，其未來前景-70-將不可估量。下面是對量子計算的三個一級技術分支：量子存儲，軟件，硬件的進一步分析：圖 4-1-2 量子存儲技術

112、分支全球專利申請趨勢圖圖 4-1-3 軟件技術分支全球專利申請趨勢圖-71-圖 4-1-4 硬件技術分支全球專利申請趨勢圖通過比較量子計算的三個一級技術分支的全球申請量，如圖4-1-2、4-1-3、4-1-4 所示。量子存儲技術分支在 2015 年之后進入了快速增長期，至 2019 年已經接近了年申請量 500 件，軟件技術分支在 2015 年后也出現了快速增加的跡象，硬件技術分支增長最快，在 2019 年已經突破了 500 件年申請量?？梢?，硬件技術分支的申請量高于其它兩個技術分支的申請量，這體現了硬件技術分支的技術更新速度更快，技術研發的關注度更高。另外，量子存儲和軟件技術分支的全球申請趨

113、勢的總體趨勢接近，這體現了三個技術分支的高度相關性，一個技術分支的進步會帶動其它技術分支相應的改進。圖 4-1-5 量子計算全球專利技術分布如圖 4-1-5 所示，硬件技術分支的申請量占據了 48%，其次是量子存儲的 28%和軟件技術分支的 24%，這說明了當前量子計算的研發重點在于硬件技術，也表明了硬件技術具有較高的研究門檻。4.1.24.1.2 全球專利申請布局全球專利申請布局技術原創國和技術目標國在一定程度上可以呈現出全球各個國家或地區的技術發展水平以及市場競爭的激烈程度，通過對專利申請-72-的來源區域分析，能夠發現技術領先的國家或地區以及市場競爭較弱的區域，為企業開展學習交流、進軍新

114、興市場提供借鑒。圖 4-1-6 量子計算全球專利原創區域分布圖 4-1-6 是量子計算原創區域分布圖，基于量子計算的全球專利申請，其中源自美國的專利申請數量最多，占據了全球申請的 46%，排在第二位的是中國，占據 28%，與美國有一定差距，其他國家和地區均不超過10%。這充分說明美國是當前量子計算研究最活躍的國家。中國與美國在量子計算方面還存在一定差距。（a）量子存儲（b）軟件-73-（c）硬件圖 4-1-7 量子計算各一級技術分支全球專利原創區域分布具體到量子計算的三個一級技術分支，在量子存儲、軟件和硬件技術分支中，最大的專利原創國均是美國，比重均接近或達到 50%，第二位是中國，而其他國家

115、和地區占比較小，均小于 10%?？梢?，美國在量子計算的三個技術分支中均占有優勢，中國正努力追趕，但仍有一定差距。圖 4-1-8 量子計算及其分支全球專利布局由圖 4-1-8 可以看出，量子計算及其三個技術分支布局于美國的專利均位居第一，布局于中國的專利均位于第二，歐洲，日本，韓國的專利較少。目標國與原創國排名的接近，意味著各國主要在本國申請專利，國際上并沒有出現明顯激烈的競爭市場，各國把更多的研發投入在本國市場。-74-4.1.34.1.3 全球專利申請狀態全球專利申請狀態圖 4-1-9 量子計算全球專利法律狀態分布統計法律狀態為有效狀態的專利數量，量子存儲技術分支的有效專利數為 1094 件

116、，軟件技術分支的有效專利數為 790 件，硬件技術分支的有效專利數為 949 件。如圖所示，從外圈到內圈依次為硬件技術分支，軟件技術分支和量子存儲技術分支的法律狀態分布圖。從圖中可以看出，量子存儲技術分支全球專利中有 43%有效，32%在審，25%失效。軟件技術分支全球專利中有 38%有效，36%在審，26%失效。硬件技術分支全球專利中有 39%有效，36%在審，25%失效。-75-圖 4-1-10 量子計算各一級技術分支近五年全球專利申請趨勢關注量子計算各一級技術分支近五年的申請量變化情況，如圖4-1-10，整體呈現出平穩發展的申請趨勢，其中，硬件技術分支近五年的申請量最大，其次是量子存儲技

117、術分支，而軟件技術分支近五年申請量最少。第一行是硬件技術分支近五年的申請變化，在 2016 年，硬件技術分支年申請量為 142 件，至 2019 年達到 616 件，2020 年還有許多專利申請未公開，但是預期超過 2019 年的數量。第二行是軟件技術分支近五年的申請變化，在 2016 年是 43 件，2017 年 94 件，2018 年 156 件，2019 年 319 件，2020 年 301 件?？梢?，申請數量也是穩步上升的。第三行是量子存儲技術分支近五年的申請變化，2016年是 83 件，2017 年 128 件，2018 年 197 件，2019 年 359 件，2020年 342

118、件?？梢?，軟件技術分支的申請量也是比較逐年增加的。-76-4.1.44.1.4 全球專利主要申請人全球專利主要申請人圖 4-1-11 量子計算全球申請人排名圖4-1-11展示了量子計算全球申請人排名前10位的情況。其中，IBM 排名第一，擁有 338 件專利申請，英特爾排在第二位，擁有 121件專利申請。前兩家都是美國科技公司，充分說明了美國在量子計算領域占據較大優勢。中國有兩個公司和一所大學在前十名中，分別是合肥本源量子科技有限責任公司、北京百度網訊科技有限公司和中科大，分別擁有 119 件、68 件和 38 件專利申請。其他前十名的公司基本都是來自美國的初創科技公司，例如 Rigetti

119、公司，IonQ 公司，這充分說明了美國對量子計算的研發熱情較高。-77-圖 4-1-12 量子存儲技術分支全球申請人排名在量子存儲技術分支中，IBM 依舊排名第一，擁有 153 件專利申請，排名第二的是英特爾公司，擁有 99 件專利申請。中國的合肥本源量子科技有限責任公司排名第 3，擁有 87 件專利申請，這說明中國公司在量子存儲技術分支領域具備一定的競爭力。圖 4-1-13 軟件技術分支全球申請人排名在軟件技術分支中，排名前三的分別是 IBM，合肥本源量子科技有限公司和百度網訊，三家公司分別擁有 151，98 和 49 件專利申請。這說明中國公司在該技術領域與國外公司的差距較小，在未來的一段

120、時間內，有望追趕國外公司。而其他公司基本都是外國科技公司。-78-圖 4-1-14 硬件技術分支全球申請人排名在硬件技術分支中，排名前五的有四家是美國公司，分別是 IBM、英特爾、谷歌和 D-Wave，分別擁有 312，121，103 和 89 件專利申請。這充分說明美國在硬件領域的實力強大，尤其是在電子器件、集成電路和芯片的設計和制造上占據較大優勢。中國的合肥本源量子科技有限責任公司排名第 4，具有一定的競爭力。4.24.2 量子計算在華專利分析量子計算在華專利分析4.2.14.2.1 在華專利申請趨勢在華專利申請趨勢圖 4-2-1 量子計算在華申請趨勢圖圖 4-2-1 是量子計算技術在華專

121、利申請量逐年分布趨勢圖?？傮w來說，量子計算從 2001 年起開始在華申請，初期呈現平穩的緩慢上-79-升趨勢，到 2015 年的年申請量剛剛突破 20 件，隨后出現一個明顯的迅速上升趨勢，上升趨勢保持強勁，至 2019 年已經突破年申請量 300件。由于專利文獻公開存在滯后，其中 2020 年的專利申請還未完全公開，但是可以判斷該波上升趨勢還在保持中，處于迅猛發展中，從發展趨勢判斷，2021 年的實際申請量有望突破 500 件。圖 4-2-2 量子存儲技術分支在華申請趨勢圖圖 4-2-2 是涉及量子計算中的量子存儲相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。量子存儲相關專利從 2010 年開始在華申請

122、，初期一直處于申請數量較少、增長不穩定的狀態，在 2015 年后開始保持穩定的增長速度，到 2017 年之后增加速度有了一定的提升，但該領域的年申請量依舊處于較低數量，尚未達到 200 件，目前還處于上升趨勢中。圖 4-2-3 軟件技術分支在華申請趨勢圖-80-圖 4-2-3 是涉及量子計算中的軟件技術分支相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。該技術分支與量子存儲技術分支趨勢相似，從2015 年開始進入快速增長期，至 2019 年達到了年申請 200 件，目前還處于上升趨勢中。圖 4-2-4 硬件技術分支在華申請趨勢圖圖 4-2-4 是涉及量子計算中的硬件相關的在華專利申請量逐年分布趨勢圖。相對

123、于其他兩個技術分支，硬件技術分支申請量較多，從 2015 年開始，申請量快速增長，2020 年有望突破年申請量 300 件。結合整個量子計算的三個技術分支可見，在 2000-2015 年的初期穩定發展后，從 2015 年起量子存儲、軟件、硬件技術均進入了快速發展，增速強勁。圖 4-2-5 量子計算在華專利技術分布-81-從圖 4-2-5 可以看出，量子計算的三個分支中，硬件技術分支在華申請量最大，占據 45%，其次是軟件技術，最后是量子存儲，分別占據 28%和 27%?？梢?，硬件技術分支是當前量子計算的研究熱點。4.2.24.2.2 在華專利申請布局在華專利申請布局技術原創布局圖 4-2-6

124、量子計算在華專利來源區域分布圖 4-2-6 是量子計算在華專利申請的技術原創國分布情況。其中，國內申請占據 74%，國外申請占據 26%。在國內申請中，安徽排名第一，占據 23%，北京第二，占據 18%，廣東排名第三，占據 10%，其他省份占比較小，不超過 10%。在國外申請中，美國申請人的比重最大，占據了 72%，歐洲排名第二，占據 11%，其他國家和地區占比較小，不超過 10%。-82-4.2.34.2.3 在華專利申請狀態在華專利申請狀態圖 4-2-7 量子計算在華專利法律狀態分布圖 4-2-7 中，餅圖從內圈到外圈依次是量子存儲，軟件，硬件三個技術分支的專利有效，在審，失效的分布比例。

125、其中，量子存儲技術分支有 20%有效，76%在審，4%失效；軟件技術分支有 24%有效，72%在審，4%失效；硬件技術分支有 28%有效，67%在審，5%失效?？梢?，三個技術分支中，在審的比例均最高，這說明有大量的申請進入審查，申請人對量子計算的投入越來越高。圖 4-2-8 量子計算各技術分支近五年在華申請趨勢圖 4-2-8 是近五年量子計算各一級分支的專利申請數量變化趨-83-勢圖。第一行是硬件技術分支在華申請近五年的變化，其中，2016年是 29 件，2017 年是 72 件，2020 年達到了 251 件。第二行是軟件技術分支在華申請近五年的變化，2016 年是 16 件，2017 年是

126、 29 件，2020 年達到了 165 件。第三行是量子存儲技術分支近五年的變化，其中，2016 年是 22 件，2020 年達到了 166 件?？梢钥吹?，量子計算涉及的各個技術分支都處于較快的發展中，其中，硬件技術分支更是重點技術，集中了大量科研力量，量子存儲和軟件也保持了相對穩定的年申請量，處于技術研發的發展期?？梢?，量子計算的三個技術分支在華申請都是穩步上升的。4.2.44.2.4 在華專利主要申請人在華專利主要申請人圖 4-2-9 量子計算在華申請人排名圖 4-2-9 反映了量子計算領域在華申請排名前十的申請人，其中，合肥本源量子計算科技有限責任公司以 119 件專利申請，排名第一位，

127、北京百度網訊科技有限公司和 IBM 并列排名第二位，均擁有 68 件專利申請，排名第四到第十位的依次是：谷歌有限責任公司，中國科學技術大學，清華大學，英特爾公司，濟南浪潮高新科技投資發展有限-84-公司，微軟技術許可有限責任公司和哈爾濱工業大學。圖 4-2-10 量子存儲技術分支在華申請人排名圖 4-2-10 反映了量子計算中的量子存儲技術分支在華申請的申請人排名情況，排名前兩位的是合肥本源量子計算科技有限責任公司和 IBM 公司，排名前十的國內申請人還有濟南浪潮高新科技投資發展有限責任公司、清華大學、如般量子科技有限公司和騰訊科技（深圳）有限公司。這些公司的申請量與合肥本源量子計算科技有限責

128、任公司相比存在較大差距。其他公司均是國外科技公司。圖 4-2-11 軟件技術分支在華申請人排名圖 4-2-11 反映了量子計算中的軟件技術分支在華申請人排名情況。除了合肥本源量子科技有限責任公司和北京百度網訊科技有限公-85-司之外，國內的多所大學也出現在排名中，這充分說明國內院校在量子計算的軟件領域的研究比較活躍。圖 4-2-12 硬件技術分支在華申請人排名圖 4-2-12 反映了量子計算中的硬件技術分支在華申請人排名情況。排名第一的依舊是合肥本源量子計算科技有限責任公司，其擁有115 件專利申請，遙遙領先其他公司，IBM 公司和谷歌分列第二，第三位。多所國內高校和國外企業出現在排名榜中。4

129、.34.3 量子計算北京專利分析量子計算北京專利分析4.3.14.3.1 北京專利申請趨勢北京專利申請趨勢圖 4-3-1 量子計算北京專利申請趨勢圖圖4-3-1反映了從1991到2021年之間量子計算技術北京專利申-86-請變化情況。從圖中可以看出，北京在量子計算領域的起步較晚，2015年前后才出現專利申請，在之后，申請量出現了較快的增長，至 2020年年申請量已經突破 60 件。這充分說明北京地區的申請人對量子計算技術的重視。圖 4-3-2 量子存儲技術分支北京申請趨勢圖圖 4-3-3 軟件技術分支北京申請趨勢圖圖 4-3-4 硬件技術分支北京申請趨勢圖-87-從圖 4-3-2、4-3-3

130、和 4-3-4 可以看出，北京地區在量子計算的三個技術分支的申請起步較晚，申請量也比較少，均不足 100 件。處于專利申請的初期階段。圖 4-3-5 量子計算北京專利技術分布從圖 4-3-5 可以看出，北京地區的量子計算的專利申請主要集中在硬件技術，占據了 42%，而量子存儲和軟件技術分支分別占據了 31%和 27%。這與量子計算在華申請技術分布大體上是一致的。4.3.24.3.2 北京專利申請狀態北京專利申請狀態圖 4-3-6 量子計算三個技術分支北京專利法律狀態分布圖 4-3-6 中，餅圖從內圈到外圈依次為量子存儲，軟件，硬件三個技術分支的專利有效、失效和在審狀態的比例分布。其中，三個技術

131、分支的在審比例均較高，分別為 84%，71%和 67%。這說明很多專利-88-處于申請階段，需要持續關注后續審查情況。4.3.34.3.3 北京與其他省市專利申請比較北京與其他省市專利申請比較圖 4-3-7 量子計算在國內主要省市之間申請量橫向比較圖 4-3-7 反映了量子計算及其三個技術分支在北京、安徽，廣東之間的申請量比較。從圖中可以看出，安徽在總申請量及三個技術分支上均位居第一，北京緊隨其后，差距很小，廣東與安徽、北京均存在一定差距。這充分說明了北京和安徽是目前國內量子計算研發最活躍的地區。4.3.44.3.4 北京專利申請人排名北京專利申請人排名圖 4-3-8 量子計算北京申請人排名-

132、89-圖 4-3-8 反映了量子計算北京申請人排名的情況，從上圖可以看出，北京百度網訊科技有限公司以 68 件排名位居第一位，第二位是清華大學，擁有 37 件申請，而其他申請人的申請量均未超過 10 件。圖 4-3-9 量子存儲技術分支北京申請人排名圖 4-3-9 反映了量子計算中的量子存儲技術分支北京申請人排名情況，其中，清華大學排第一位，其他申請人基本都是科研院所以及個人申請。圖 4-3-10 軟件技術分支北京申請人排名圖 4-3-10 反映了量子計算中的軟件技術分支北京申請人排名情況，其中，北京百度網訊科技有限公司排第一位，其他申請人基本都-90-是科研院所以及個人申請。圖 4-3-11

133、 硬件技術分支北京申請人排名圖 4-3-11 反映了量子計算中的硬件技術分支北京申請人排名情況，其中，清華大學和北京百度網訊科技有限公司分別排前兩位，大幅領先其他申請人。-91-第 5 章 量子測量專利分析量子測量可以以經典的信息記錄下量子系統的某些特征，比如：哈密頓量、自旋、角動量等，如何使用盡可能少的資源高效地完成超距測量是量子測量所研究的主題。5.15.1 量子測量專利申請趨勢量子測量專利申請趨勢量子測量相關專利申請起步較晚，如圖 5-1 所示，自 2000 年開始才有關于量子測量的專利申請出現，而直到 2005 年才有在華專利申請。按照歷年申請量的變化趨勢來看，2001 年至今整體還處

134、于專利申請的萌芽期。其中，2005 年至 2013 年全球年均申請量在 15 件以下，在華專利年度申請量低于 10 件。自 2014 年至今，量子測量專利申請呈現小幅度增長，不過平均增速并不高，到 2019 年全球年申請量才達到 39 件，其中在華年申請量 23 件。圖 5-1 量子測量專利申請趨勢圖從上述專利申請數據來看，量子測量技術尚處于理論研究階段，-92-相關的專利輸出還比較少，也就說明量子測量技術還不成熟，需要在技術上進一步獲得突破，才能產生具有應用價值的成果，進而提升專利布局數量。5.25.2 量子測量專利申請布局量子測量專利申請布局分析量子測量專利的申請來源，如圖 5-2 所示，

135、其中接近一半的申請源自中國，共 139 件，占比達到 47%。其次是歐洲、美國和日本，來自這三個國家或地區的申請量比例分別為 17%、15%和 10%，源自韓國的專利申請僅占比 2%，還有 9%的申請源自上述中歐美日韓之外的其他國家或地區。圖 5-2 量子測量全球專利原創區域分布與技術來源對應的是技術布局，通過圖 5-3 來看量子測量技術的專利布局區域，布局數量最多的仍然是中國，這與源自中國的專利申請數量多緊密相關。其次，布局較多的還有歐洲、美國和日本，這也與技術來源國家或地區的排名相同?？梢?，技術來源國家或地區的創新主體往往優先在自己所在國家或地區申請專利，而跨區域布局的情形在量子測量技術領

136、域并不普遍。也就是說，由于量子測量技術尚未-93-有明確的應用市場前景，創新主體們還沒有考慮進行大規模的海外專利布局。圖 5-3 量子測量全球專利布局分析其中的在華專利申請，可以發現，如圖 5-4 所示，其中 99%的專利申請都源自中國申請人，只有 2 件申請來自美國申請人。而源自中國的這些在華專利申請中，申請人來自安徽和北京的數量最多，分別達到 33 件和 32 件。其次是來自浙江、廣東的各 12 件，以及來自江蘇的 11 件。其他還有來自山西和陜西各 7 件。5-4 量子測量在華專利來源區域分布由上述分布可知，安徽、北京、浙江、廣東、江蘇是中國最主要的量子測量研發區域，這些省市科研機構、高

137、等院校較多，經濟基礎相對較好，對于基礎研究的重視程度也較高，推動了包括量子測量在內的量子信息科技的較快發展。-94-5.35.3 量子測量專利申請狀態量子測量專利申請狀態專利申請的法律狀態是表征該專利有效性的重要指標，比較量子測量全球專利及在華專利的法律狀態如圖 5-5 所示，其中外圈表示量子測量全球專利的狀態，內圈表示量子測量在華專利的狀態。全球專利僅有三分之一處于有效狀態，除了 28%的申請尚未審結，其余 39%的專利均已失效。而對于量子測量的在華專利來說，維持有效的數量超過一半，占比達到 55%，另外接近三分之一處于在審狀態，只有 15%的專利已經失效。圖 5-5 量子測量專利法律狀態分

138、布從上述數據可以看出，在華專利申請維持有效的比例遠高于全球專利申請的有效性，這與近年來量子技術在中國的發展開始起步有關，從而推動近幾年量子測量的在華專利申請比較集中。5.45.4 量子測量主要專利申請人量子測量主要專利申請人量子測量的專利申請數量不多，通過統計各申請人的申請數量，可以發現來自中國高等院校和科研機構的申請量相對較多，如圖 5-6-95-所示。在申請量超過 3 件的 10 個申請人中，有 6 所大學和 1 所研究機構，其中來自中國的包括中國科學院、浙江工商大學、華南師范大學、山西大學、華東師范大學。而排名靠前的企業申請人包括來自國內的合肥本源量子、科大國盾量子，以及來自國外的 In

139、tel。圖 5-6 量子測量全球專利申請 TOP10 申請人通過上述申請人的分析，可以發現量子測量的創新主體主要集中在高等院校和科研機構，也反映出量子測量目前的研究還處于理論突破階段，需要更多的高校和科研院所參與其中，實現基礎理論的研究突破。另外，國內外也有一些企業已經開始意識到量子測量的重要性，從而參與到技術研發中，希望通過這些創新主體的推動，能夠使得量子測量技術早日實現市場化發展。-96-第 6 章 北京量子信息產業發展路徑建議6.16.1 北京市量子信息產業現狀及面臨的問題北京市量子信息產業現狀及面臨的問題本節主要是根據量子信息產業概況和量子信息專利分析的結果進一步總結北京市量子信息產業

140、的現狀和特點，發現目前的技術和產業發展階段下面臨的主要問題。第一，量子信息技術進入增長階段，北京在全國處于領先，但專利絕對數量不足。從專利申請量來看，北京的量子信息技術在全國處于領先水平。具體的，北京在量子通信技術領域起步較早，有一定的先發優勢，2000-2015 年期間，專利申請量一直是波動上升的趨勢，從 2015 開始出現爆發式增長，到 2019 年達到 191 件的峰值；北京在量子計算技術領域起步較晚，量子計算技術專利在 2014 年才出現，但是由于技術背景和人才優勢，經過微小波動后，2016 年開始進入增長期，2020 年達到 65 件。根據專利數據延遲公開的特性，可預見還會保持快速持

141、續增長。在全國范圍內橫向對比來看，北京、安徽、江蘇、浙江的總申請量占據全國前四位。其中，北京的量子信息技術專利總申請量為 914件略高于安徽的 830 件，處于全國領先的水平。具體到技術分支，北京的量子通信技術領域專利申請量位居全國第一，為 760 件，安徽第二位 632 件；而量子計算技術領域北京的專利申請量為 154 件略少于安徽的 198 件，位居全國第二。除北京和安徽外，江蘇和浙江的總申請量分別為 574 和 432 件。由此可見，北京的量子信息技術在全國處于領先，具體的在量子-97-通信技術領域中具有絕對領先優勢，在量子計算技術領域中則在追趕安徽。從絕對數量來看，北京的量子信息技術專

142、利是遠遠不夠的，還有極大的發展空間。特別是授權專利數量較少，還沒有形成有效的產業保護，而量子測量技術專利也僅有零星分布。目前量子信息技術進入快速增長期，在地方政策的推動下，各地量子信息技術投入很大，先發優勢作用越來越不明顯。因此，仍然需要大力發展量子信息技術，引導創新主體著力進行專利布局，加快專利審查，授權一批高質量的量子信息技術專利，快速形成具有一定數量的授權專利池，在各個技術分支上建立起有效的專利保護，更好服務于量子信息技術的后續發展，保持領先。第二，量子信息產業化程度低，技術依賴性強，產業化進程難以全面推動。雖然，從全國乃至全球范圍來看，量子信息技術在技術上取得了一系列的突破，也吸引了一

143、些投資，“量子”概念類企業數量較多，但是由于量子信息技術的技術依賴性很強，投資大，真正在量子技術上展開研發和市場開發的量子企業數量很少，產業化進程比較緩慢，導致其產業化程度較低。通過對專利數據中的申請人數據和發明人數據進行分析，可以發現北京擁有以清華大學為龍頭的研發團隊，以國開啟科為代表的初創企業，還有以百度為代表的巨頭企業的投入。北京依賴于良好的研發優勢，已經形成了三類量子信息技術企業，量子信息產業已有雛形。一類是北京本土企業，其發源于北京，公司或母公司在北京，依托于北京的人才優勢、產業政策成立，如國開啟科。該類企業建議成為北京市重點扶持對象。一類是北京本地的通信或 AI 技術企業看好量子-

144、98-通信技術的前景而在該領域開展投資，這類企業依托于其投資公司的強大資金優勢和市場優勢，對標于國際巨頭企業，能夠在全球范圍內尋找量子技術人才，更快找準明顯具有產業前景的研發方向，例如百度網訊。該類企業是產業中重要的拉動力量，建議通過政策發揮其優勢地位，拉動一批微小企業，從而較快擴大產業規模。一類是母公司在其他地區，通過注冊子公司或建立分公司的形式在北京開展量子通信技術開發或者從事市場活動。例如北京國盾量子信息技術有限公司，于 2014 年 1 月在海淀區注冊成立，其 100%持股股東為科大國盾量子技術股份有限公司。建議通過政策吸引更多的該類型企業在北京落戶，并且逐步在北京建立期核心技術領域，

145、成為產業中不可或缺的組成部分。但是，整體來看，產業中僅有這些類型的企業是不夠的，并且這三類企業的數量仍然較少，尤其是大量的技術和專利主要集中在高校和科院院所的科研團隊手中，從產學研一體化程度來說，技術轉化也還處于初級階段，還需渡過較長的摸索階段。同時缺乏產業整合，已有技術和產業資源得不到有效的統籌，沒有形成產業推動力。所以產業化仍然存在較大的困難，進程較為緩慢。綜上，量子信息產業化的進程需要結合量子信息技術的發展來推進，根據專利數據分析的結果，應優先推進量子通信技術產業化。6.26.2 北京市量子信息產業發展路徑建議北京市量子信息產業發展路徑建議一、以科研院所為基礎，持續引進人才，打造全球量子

146、信息技術人才高地。量子信息技術中，北京排名前十位的申請人中，高校和研究機構包括了六位。而量子信息技術這種尖端科技的發展，以及產業-99-的構建離不開高質量的技術人才，量子信息技術專家型人才是國內外爭奪的重點。北京擁有清華大學、北京大學、量子信息院等一系列知名的科研院所，擁有一批全球知名的的專家團隊，除了現有專家團隊的技術突破之外，持續引進量子信息人才，加大獎勵政策落實，打造全球量子信息技術人才高地，打造人才梯隊，是產業發展壯大的第一步。二、促進產學研結合和科技轉化，扶持本土量子信息企業，發揮巨頭企業的拉動優勢，培育起足夠數量的量子信息技術企業。在北京的申請人中，有一類申請人具有雄厚的技術基礎，

147、但缺少市場支持，這一類申請人就是高等院校及科研院所，但是其市場化能力較低，可以考慮通過政府投資或科技園區投資孵化量子信息技術企業，或者通過其他融資形式鼓勵研發人員創辦科技企業；還可以搭建量子信息企業與這些高校及研究所的產學研合作關系，建設人才培養示范基地，創新人才培養方式，用研究優勢夯實企業的技術基礎，突破技術發展瓶頸；充分調動巨頭企業的優勢資源，起到區域拉動作用，帶動小微企業的發展，促進子領域的技術進步。三、強化創新主體的專利意識，為創新主體提供專利服務，鼓勵和引導創新主體加大專利投入。由于量子信息技術的專利布局目前尚未形成規模，而對于量子信息產業這種技術密集型進而也是知識產權密集型的產業來

148、說，專利布局技術進步和產業發展的關鍵推手。因此，應鼓勵創新主體在技術研發的同時重視專利開發，加大專利人才投入，提高專利申請量，并結合研發和市場策略開展有針對性的專利布局，特別是為關鍵技術和核心技術構建專利池。通過 PCT 申請進行全球布局。在量子信息技術專利中占得先機。引導創新主體通過加快申請等-100-方式，充分利用專利審查部門的審查資源，盡快完成專利申請的審查，獲得保護范圍合理、權利穩定的授權專利。構建起真正的專利保護體系。四、制訂區域性的量子信息產業發展政策。北京的十四五規劃意見稿就提出了支持量子等領域新型研發機構發展，統籌布局“從0 到 1”基礎研究和關鍵核心技術攻關，提高科技創新能力

149、和水平。前瞻布局量子信息等未來產業，培育新技術新產品新業態新模式。十四五規劃已經將“量子信息”納入國家戰略，因此，爭取國家級的政策扶持，適時的訂制區域性的量子信息產業發展政策，從政策層面給予產業中的研發人員、從業者、投資者以信息和保障，建設我國首批量子信息產業基地，是北京量子信息產業能夠發展壯大的基本保障。五、針對量子信息技術不同的細分領域，制定差異化的發展策略。目前，量子信息技術不同的技術領域所處的發展階段不同。北京在量子通信技術領域中，具有一定的領先優勢，需要發揮領先優勢，統籌部署現有網絡資源，推動量子通信技術率先產業化。目前，北京擁有多項量子通信基礎設施，包括：2012 年 2 月開通的

150、金融信息量子通信驗證網，2017 年 9 月開通的國際上首條千公里級量子保密通信骨干網、國家發改委“京滬干線”，并與量子科學實驗衛星“墨子號”建成“跨越 4600 公里的天地一體化量子通信網絡”，2019 年初國家電網有限公司建立的從北京總公司至國網新疆電力有限公司的量子密鑰分發信道等。在此基礎上應盡快推進和深化量子通信技術與云技術、電力、金融、傳媒等行業的融合，為量子通信技術在政府部門、軍隊、新聞機構和金融機構中的應用牽線搭橋，連點為線，連線為面，形成規模效應，率先實現該子領域的產業化。對于量子計算這種具有-101-行業顛覆力的前沿技術，持續支持高校和企業開展關鍵核心技術攻關。五、關注北京范

151、圍內的量子測量技術團隊。在量子測量技術領域申請人中，北京范圍內有中國科學院、北京郵電大學、浪潮集團。雖然，量子測量技術目前的技術進展還比較緩慢，但是其是量子信息產業中不可或缺的一環，關注和支持量子測量技術團隊的研發進展也是必要的措施。六、和其它地區加強產業交流，進行優勢互補。除了北京之外，安徽、江蘇、浙江、廣東等也都在量子信息產業中開展了有力探索，特別是安徽在量子計算技術領域具有領先優勢。廣東則依托大灣區的政策優勢，構建量子通信基礎設施。通過和這些地區的技術交流和投資，在尋求源頭技術突破的同時，接收其它地區的技術溢出和產業溢出也是重要的補充手段。6.36.3 北京市量子信息行業重點企業知識產權

152、保護策略建議北京市量子信息行業重點企業知識產權保護策略建議由于量子信息技術是知識產權密集型產業，知識產權保護的意識必須貫穿產業發展的始終。由于某項技術突破可能會帶來整個產業的突飛猛進，重點企業作為掌握了量子信息核心技術和關鍵技術的創新主體，必須能夠保護自己的創新成果，進而奠定在產業中的優勢地位。首先，創新主體要重視專利申請和專利布局，盡快建立起專利庫。由于目前我國量子信息技術專利整體數量偏低，因此，創新主體在技術開發和產品研發的過程中及時申請專利，擴大專利產出，保證專利撰寫質量，保持專利申請量和授權量的增長。要有足夠的知識產權保護意識，有能力的創新主體應盡早建立專業的知識產權人才隊伍，做到研發

153、和專利齊頭并進，及時從專利的維度對技術走向和研發方向-102-進行分析評估和預判。特別是科技院所，應加大專利投入，積極需求高質量的知識產權服務，也可以和企業合作利用企業在知識產權培育方面的優勢進行互惠合作。及時跟進在審專利申請，盡快推進在審申請獲得授權。另外，專利申請要有一定的前瞻性，結合技術和市場預判，對于重點專利、重點方向，建議通過 PCT 等方式提前進行全球布局，特別是像百度網訊這樣的重點企業，應該立足全球范圍進行專利布局。在立足未來進行“跑馬圈地”的同時，也要巧妙利用專利布局策略，結合企業發展戰略構建起適合企業發展的合理的知識產權網絡。第二、加深創新主體之間的互惠合作，增強創新研發活力

154、和知識產權運用能力。對于創新主體來說，應關注互補型企業，加強企業之間的合作，通過優勢資源共享的方式，形成更為強大的合理，化零為整，資源共享整體推進，統籌布局國內外市場；注重產學研相結合，企業通過專利分析的方式，密切關注領域內的技術動態和發明團隊，積極需求與科研院所的技術合作，積極參與合作方的專利申請；研發團隊也應積極需求產業合作，與企業之間建立起良好的溝通。政府部門可以倡導發起產業聯盟，搭建交流合作的平臺，形成合力，扶持行業企業特別是重點企業發展壯大。第三、適時推動專利運營，及時整合專利資源，促進已有成果轉化。通過專利申請、轉讓等形式整合優勢資源，建立專利儲備，有策略、有前瞻性的展開布局專利；

155、做好專利管理，有效進行知識產權運用，合理預警和規避風險。利用專利分析手段及時了解技術發展和產-103-業發展。適時運營專利，通過專利池、專利收儲、專利許可、專利轉讓、專利質押等具體的運營方式，實現專利價值的最大化。第四、推動行業標準制定，積極圍繞標準布局標準必要專利。目前，國開啟科已經參與制定的標準有包括量子密鑰分發(QKD)系統技術要求、量子密鑰分發(QKD)系統測試方法、量子保密通信 VPN 設備檢測技術規范、量子保密通信系統密鑰交互接口技術規范在內的四項國家及行業標準。政府部門可以積極推進企業特別是掌握核心技術的重點企業參與行業標準的制定；企業也應該積極參與行業標準制定，并且積極布局標準必要專利，提高自身的競爭力。作為高精尖的技術引領型行業，量子信息產業的發展需要技術的不斷突破，也需要高等院校、科研機構、相關企業的通力合作，再加上政府機構、行業協會的合力助推，必將使得量子信息產業從起步走向成熟，形成新的經濟增長點。