陳柏興,張夏雨,許華鋒,葉敏忠

(1.廣東省科學(xué)技術(shù)情報研究所,廣東廣州 510033;2.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司培訓(xùn)與評價中心,廣東廣州 510670)

0 引言

量子信息技術(shù)是當(dāng)今最前沿的技術(shù)之一,新一輪量子革命的到來將可能催生顛覆性的新技術(shù)。全球知名咨詢公司高德納(Gartner)指出,量子信息技術(shù)、區(qū)塊鏈和人工智能將很有可能創(chuàng)造全新的商業(yè)模式[1]。近年來,美國、歐盟、日本、韓國等科技強(qiáng)國和科技發(fā)達(dá)地區(qū)高度重視量子信息技術(shù)的發(fā)展,從國家戰(zhàn)略高度對量子信息技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃布局并給予支持,各國掀起了量子信息技術(shù)研發(fā)的熱潮,力圖占領(lǐng)信息技術(shù)的制高點。

1 量子信息技術(shù)的國內(nèi)外政策現(xiàn)狀

歐盟委員會于2016年3月發(fā)布了《量子宣言》,宣布投資10億歐元促進(jìn)量子信息技術(shù)的發(fā)展[2]。2018年9月和12月,美國分別頒布《量子信息科學(xué)國家戰(zhàn)略概述》及《國家量子計劃法案》,投入經(jīng)費約13億美元。2021年1月,法國啟動《量子信息技術(shù)國家戰(zhàn)略》,計劃5年內(nèi)在量子領(lǐng)域投資18億歐元[3]。日本在2017年2月發(fā)布《關(guān)于量子科學(xué)技術(shù)的最新推動方向》,2019年12月與美國簽署《東京量子合作聲明》。相關(guān)報道顯示,2020年,日本有關(guān)量子信息技術(shù)的政府預(yù)算R&D經(jīng)費達(dá)到300億日元,比上一年度翻了一番[4]。2019年2月,韓國政府宣布啟動投資額高達(dá)445億韓元的《量子計算技術(shù)五年發(fā)展計劃》[5]。

在我國,國家及地方層面亦陸續(xù)出臺支持量子信息技術(shù)發(fā)展的政策。2006年發(fā)布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》,將量子調(diào)控方法列為重大基礎(chǔ)科學(xué)研究計劃[6];2020年10月,習(xí)近平總書記在中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局[7]。廣東省政府高度重視量子信息的發(fā)展,從頂層布局引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,印發(fā)了《廣東省培育區(qū)塊鏈與量子信息戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動計劃(2021-2025年)》。

2 全國量子信息技術(shù)專利分析

2.1 檢索策略及范圍

量子信息技術(shù)的主要研究領(lǐng)域包括量子計算、量子通信、量子傳感與計量以及量子材料等,本文以我國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源,采用PatSnap及Excel為分析工具,通過相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研,篩選出以下主題詞:“量子信息”“量子通信”“量子計算”“量子傳感”“量子材料”“量子精密測量”“量子測量”“量子信息技術(shù)”“量子比特”“量子算法”“量子搜索”“量子存儲”“量子處理”“量子疊加”“量子糾纏”“量子芯片”“量子密碼”“量子密鑰”“量子編碼”“量子態(tài)”“量子編碼”“量子因數(shù)”“量子秘密共享”“量子安全”“量子加密”“量子簽名”“量子認(rèn)證”;結(jié)合國際專利分類號(IPC),把量子信息技術(shù)的IPC限制在B82Y、G02B、G02F、G06F、 G06K、 G06N、 G16C、 H01L、 H01S、H03K、H04B、H04L等IPC小類中。通過數(shù)據(jù)清洗,檢索出量子信息相關(guān)專利3828件(統(tǒng)計截至2021年9月1日)。

2.2 總體發(fā)展趨勢

如圖1所示,近20年我國量子信息技術(shù)的專利發(fā)展態(tài)勢總體呈上升趨勢:前10年發(fā)展緩慢,后10年高速發(fā)展。2004年7月,《自然》雜志發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授團(tuán)隊完成的重大研究成果——五粒子糾纏態(tài)以及終端開放的量子態(tài)隱形傳輸?shù)膶嶒瀸崿F(xiàn)[8],掀起了我國量子信息技術(shù)的研究小高潮,國內(nèi)量子信息技術(shù)專利申請量在2005年達(dá)到一個小峰值。2009年,潘建偉教授團(tuán)隊在實用化量子通信方面取得了重大進(jìn)展,在合肥建成世界上首個光量子電話網(wǎng)[9]。2016年8月,我國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”,使高速星地量子通信成為現(xiàn)實[10]。近10年來,隨著我國量子信息技術(shù)的不斷突破以及實用化進(jìn)程的加速,我國量子信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埩考肮_量也在高速增長。

圖1 我國量子信息技術(shù)專利發(fā)展態(tài)勢

2.3 主要申請(專利權(quán))人

如圖2所示,我國量子信息技術(shù)專利申請量居第1位至第5位的分別是如般量子科技有限公司、科大國盾量子信息技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“科大國盾”)、合肥本源量子計算科技有限責(zé)任公司(以下簡稱“本源量子”)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和北京郵電大學(xué);排名第6位至第10位的申請人則分別是南京如般量子科技有限公司(以下簡稱“南京如般量子”)、華南師范大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院(以下簡稱“中國電子科學(xué)研究院”)、安徽問天量子科技股份有限公司(以下簡稱“安徽問天”)和清華大學(xué)。在量子信息技術(shù)專利申請量前10位的原始申請(專利權(quán))人中,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)及其關(guān)聯(lián)公司(科大國盾、安徽問天)占據(jù)三席;從區(qū)域上看,安徽省占據(jù)4個席位,北京市占據(jù)3個席位。

圖2 我國量子信息技術(shù)專利前10位原始申請(專利權(quán))人

2.4 全國各省(區(qū)、市)排名

從圖3可以看出,在我國量子信息技術(shù)專利申請量前10位的省(區(qū)、市)中,北京市雄霸榜首,安徽省排名第2位,江蘇省居第3位。上述排名前3位的省市均有量子信息技術(shù)專利申請量排名前10位的龍頭企業(yè)和機(jī)構(gòu)帶動,如北京市有北京郵電大學(xué)、中國電子科學(xué)研究院及清華大學(xué),安徽省有中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、科大國盾、本源量子及安徽問天,江蘇省有南京如般量子等,表明龍頭企業(yè)和機(jī)構(gòu)的帶動和聚集效應(yīng)明顯。廣東省的量子信息技術(shù)專利申請量排名全國第5位,與前3名,特別是與北京市、安徽省的申請量相差甚遠(yuǎn)。

圖3 我國量子信息技術(shù)專利申請量前10位省(區(qū)、市)

3 廣東省量子信息技術(shù)專利分析

3.1 總體發(fā)展趨勢

廣東省的量子信息技術(shù)專利發(fā)展趨勢如圖4所示。2002年,中興通訊股份有限公司申請的“一種量子安全通信方法”拉開了廣東省量子信息技術(shù)專利申請的序幕;2003年,華南師范大學(xué)申請了3件量子編碼器的相關(guān)專利;除了2006年中山大學(xué)申請的“一種協(xié)同量子計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方案”以外,廣東省2004-2011年的量子信息技術(shù)專利申請量為0;在停滯了近8年后,2012年廣東省量子信息技術(shù)專利申請量開始進(jìn)入快速發(fā)展階段,與全國的發(fā)展趨勢基本吻合。

圖4 廣東省量子信息技術(shù)專利發(fā)展態(tài)勢

3.2 主要申請(專利權(quán))人

由表1可知,從原始申請(專利權(quán))人排行看,華南師范大學(xué)以89件專利穩(wěn)居廣東省榜首,華為技術(shù)有限公司及廣東國騰量子科技有限公司(以下簡稱“國騰量子”)分別居第2位和第3位。從當(dāng)前申請(專利權(quán))人來看,廣東尤科泊得科技有限公司(以下簡稱“尤科泊得科技”)排第一,華為技術(shù)有限公司依然排在第2位,華南師范大學(xué)則居第3位。通過查證法律狀態(tài)得知,華南師范大學(xué)原始申請的89件專利中,有44件通過變更專利權(quán)的方式轉(zhuǎn)移給了尤科泊得科技,也有一部分轉(zhuǎn)移給了國騰量子。

表1 廣東省量子信息技術(shù)的申請(專利權(quán))人排名

3.3 技術(shù)熱點

從IPC小組分類看,廣東省的量子信息技術(shù)專利申請主要集中在H04L9/08(基于量子的密鑰分配或保密通信),申請量為181件,占總專利數(shù)的一半以上;H04B10/70(光子量子通信/量子通信傳輸系統(tǒng))申請量為91件,超過總專利數(shù)的1/4;其次,G06N10/00(量子計算機(jī))的專利申請量也較多,達(dá)57件(見表2)。

表2 廣東省量子信息技術(shù)專利申請的IPC分類情況

通過對每個聚類包含的所有專利進(jìn)行文本分析提取標(biāo)簽詞,并利用IPC聚類生成廣東省量子信息技術(shù)3D專利地圖(見圖5),其中的高峰代表了技術(shù)聚焦的領(lǐng)域,低谷則意味著技術(shù)盲點。由此可見,廣東省量子信息技術(shù)聚焦點主要包括量子加密、量子存儲、偏振態(tài)、量子解碼器及量子通信的傳輸交換系統(tǒng)等領(lǐng)域。

圖5 廣東省量子信息技術(shù)3D專利地圖

4 結(jié)論及建議

我國特別重視量子信息技術(shù)的發(fā)展,從中央到地方都發(fā)布了一系列的政策予以支持,特別是近10年,我國量子信息技術(shù)的研究熱度持續(xù)升高,該領(lǐng)域的專利申請量也大幅攀升,在全球?qū)＠暾埩颗琶忻星懊?在某些實用化領(lǐng)域,如量子通信主干網(wǎng)、“墨子號”衛(wèi)星等甚至處于領(lǐng)跑狀態(tài)。

廣東省的量子信息技術(shù)專利申請量居全國第5位,與排名前兩位的北京市和安徽省有較大差距。華南師范大學(xué)作為廣東省量子信息技術(shù)主要研發(fā)力量,其原始申請量排在全國第7位,且轉(zhuǎn)讓了近70%的量子信息技術(shù)專利,其中,44件轉(zhuǎn)讓給尤科泊得科技,16件轉(zhuǎn)給國騰量子,從專利運營的角度來說,華南師范大學(xué)的成果轉(zhuǎn)化效果良好。但除了華南師范大學(xué)外,廣東省尚未形成其他龍頭研發(fā)機(jī)構(gòu),總體研發(fā)力量單一、實力不強(qiáng)。為進(jìn)一步促進(jìn)廣東省量子信息技術(shù)的發(fā)展,提升國內(nèi)及國際競爭力,通過總結(jié)借鑒國內(nèi)外先進(jìn)地區(qū)的成功經(jīng)驗,提出以下幾點發(fā)展建議:

(1)提高專利保護(hù)意識,合理布局專利組合。廣東省在量子信息技術(shù)專利數(shù)量上與國內(nèi)領(lǐng)先省市差距顯著,需要通過長期穩(wěn)定的政策引導(dǎo),鼓勵創(chuàng)新主體積極參與專利申請。廣東省的研發(fā)熱點主要包括量子加密、量子通信傳輸系統(tǒng)及量子計算機(jī),在量子傳感、量子材料等研發(fā)領(lǐng)域比較缺失,建議在專利布局上揚長補(bǔ)短,以發(fā)揮廣東省在量子信息技術(shù)的整體競爭優(yōu)勢。

(2)優(yōu)化科技計劃專項設(shè)置。量子信息技術(shù)是廣東省的重點扶持產(chǎn)業(yè),建議在設(shè)置量子信息的科技計劃專項時,要注重加強(qiáng)優(yōu)勢研究領(lǐng)域的核心技術(shù)攻關(guān),并在相對薄弱環(huán)節(jié)適當(dāng)增加相關(guān)基礎(chǔ)研究專題,夯實基礎(chǔ)。

(3)完善量子信息技術(shù)應(yīng)用生態(tài)。在信息安全要求高的特殊需求場景,如軍工、金融等領(lǐng)域優(yōu)先開展示范應(yīng)用,逐步、分階段地進(jìn)行量子信息技術(shù)的規(guī)劃布局和推廣應(yīng)用,使量子信息技術(shù)應(yīng)用多點開花、以用促研。加速量子信息技術(shù)轉(zhuǎn)移與成果轉(zhuǎn)讓,推動廣東省量子信息技術(shù)彎道超車。

(4)構(gòu)建健康的產(chǎn)業(yè)體系。從前述分析可知,龍頭企業(yè)和機(jī)構(gòu),特別是多龍頭模式對產(chǎn)業(yè)技術(shù)的帶動效果強(qiáng)勁,因此,廣東省應(yīng)加強(qiáng)培育量子信息技術(shù)龍頭企業(yè)和機(jī)構(gòu),鼓勵并支持量子信息技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展,為其提供經(jīng)費或項目支持、基礎(chǔ)設(shè)施共享及孵化服務(wù),形成產(chǎn)業(yè)園區(qū)聚集,激活創(chuàng)新動能。