2023年是量子计算技术飞速发展的一年，在可扩展量子计算和量子纠错等关键领域取得了重大进展。目前正在开发创建量子比特（量子位）的多种物理实现方法或模式，在量子位数量、错误率、退相干时间和门速度等性能指标上提供不同的权衡点。专利活动是技术领域创新速度和资源分配的有效指标。本文将从量子计算行业专利格局的角度，探讨该行业的最新发展重点和趋势，并讨论在这一快速发展的领域申请专利的战略考虑因素。
专利态势
截至2023年，新量子计算专利申请的公开数量保持上升趋势。
如下图所示，中国公开量子计算专利申请数量遥遥领先，美国、欧洲专利局和日本紧随其后。韩国、加拿大、澳大利亚、印度、中国台湾和以色列的专利局也受理了大量量子计算专利申请。大多数申请人一般优先在本国申请，然后在关键的国外市场进行战略性申请。通过分析技术来源国和专利海外布局情况发现，中国、美国、欧洲和日本在量子计算研究和投资方面处于领先地位，同时也反映了这些国家有巨大的市场规模和成熟的专利制度。
下图显示了量子计算子技术的申请情况。如图可知超导量子计算的专利申请数量几乎与其他子技术的总和相当。这表明超导量子计算是商业上最成熟的方法，也反映了引领这一领域的申请人有丰富的资源和巨大的影响力。继超导量子计算之后，专利申请数量最多的是基于光子、量子点、陷落离子和拓扑方法的技术。中性原子、核磁共振和氮空位量子计算的专利申请相对较少，这些技术主要由学术机构和初创企业开发。
不同物理实现方法的量子计算专利申请活动趋势如下图所示。虽然超导量子计算的专利申请公开数量总体上呈现出健康的增长趋势，但在2023年出现了明显的轻微放缓。
光子量子计算和陷落离子量子计算的专利申请公布率一直在快速增长。拓扑量子计算在2023年的专利公开量略有下降。值得注意的是，量子点技术的专利申请公开量在2019年达到顶峰，随后呈下降趋势，这可能表明人们对这一领域的兴趣正在减弱。
尽管中性原子、核磁共振和氮空位量子计算的专利申请数量较少，但近年来却出现了快速增长。值得注意的是，中性原子量子计算的增长模式与光子量子计算和陷落离子量子计算的增长模式密切相关，但两者的增长模式延迟了三年。这一趋势表明，中性原子量子计算有可能成为一种主流方法。
下图描述了各主流量子计算模式在各国专利局的申请数量。值得注意的是，虽然中国的量子计算专利申请总量最高，但美国在每种主要物理实现方法的专利申请量上都遥遥领先。这可能表明，美国在量子硬件方面的研发活动处于领先地位，而中国则更侧重于量子软件和量子计算机的应用。
不同国家的申请人在不同的量子计算模式上表现出不同的侧重点。例如，美国申请人的专利在光子和量子点技术方面占主导地位，而中国申请人则在超导、陷落离子和拓扑量子计算方面具有明显的竞争力。欧洲申请人在各种模式上的分布更为均衡，而日本申请人则特别集中于超导和光子技术。
这篇文章还研究了量子计算的物理实现在专利申请中被引用的程度。在至少提到一种物理实现方式的专利申请中，有24%的申请在其独立权利要求中包含了与至少一种方式相关的关键词，从而可能将专利范围限制在特定方式上。与此同时，54%的申请在从属权利要求中包含了一种模式，但在独立权利要求中并没有包含，这表明该技术可能适用于各种量子计算类型，而不会将专利限制在单一模式上。最后，22%的申请在说明书中讨论了物理实现，但在权利要求中却没有提及，这表明这些专利关注量子计算机物理实现以外的领域，并主要作为背景信息或允许公开提及。
讨论
量子计算领域专利申请的不断增加，反映了该领域的快速发展。随着制造商开始推出商业上可行的、性能超过经典计算机的量子计算机，并产生可观的收入，它们将开始成为专利主张的目标，使知识产权领域的竞争变得越来越重要。
与量子计算机的物理实现有关的专利具有潜在的影响力，因为这些专利涵盖了整个产业链所使用的基础技术，而这些技术通常容易检索难以规避。然而，专门针对量子计算机物理实现模式的专利只占所有量子计算专利的一小部分（不到10%）。与更成熟的行业相比，大多数模式的专利申请量仍然不大。这一相对开放的领域为企业获得广泛影响力的专利提供了独特的机会。
即使不是以量子计算机的具体物理实现为中心的发明，详细说明硬件特征的发明公开也是有利的。这种公开不仅满足了授权书面说明的要求，还为有效区分缺乏相应公开的现有技术提供了一种选择。在这种情况下，公开如何针对特定的物理实现调整或优化更高层次的技术或应用就变得尤为重要，这在突出专利的新颖性和定位专利的潜在主张方面具有战略意义。
专利数据显示，量子计算模式的成熟度各不相同。超导技术比光子和陷获离子技术等其他关键方法领先两到三年。与此同时，中性原子量子计算等新兴领域的专利申请也在增加。在这个充满不确定性的领域中，未来可能倾向于单一模式，也可能促进多种模式的共存或融合，因此这种多变的专利格局成为专利战略规划的关键因素。虽然在主流模式中获得强有力的专利保护至关重要，但在保护较少的领域进行投资可能获得高回报。
专利数据还凸显了量子计算领域激烈的全球竞争，美国在所有子技术领域的专利申请中都处于领先地位，但所占份额往往低于中国和欧洲的总和。鉴于量子计算被认为与国家安全高度有关，企业在进入某些市场时可能会遇到监管障碍。为此，他们可能会考虑将专利许可作为无法进入市场的替代收入来源。在这种情况下，如果目标被许可人有能力在竞争对手的本土市场上反诉专利，那么他们将获得相当大的影响力。因此，企业不仅要在其业务市场上寻求专利保护，还要在其主要竞争对手的母国寻求专利保护。
来源：https://ipwatchdog.com/2024/02/13/patent-landscape-quantum-computing-survey-patenting-activities-different-physical-realization-methods/id=173303