今年10月16日，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。我们要于危机中育先机、于变局中开新局，必须向科技创新要答案。要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。
据悉，近年来除了我国企业进行量子科技研究外，国外一些企业也纷纷布局其中。谷歌去年宣布在量子运算领域取得突破，其实验性量子计算机仅用3分20秒就完成了世界最强超级计算机1万年才能完成的计算任务。量子技术被称为未来世界的核心技术之一，备受世界科技大国关注。本文从专利视角对量子计算领域的全球专利申请态势和专利技术构成进行分析，以期为行业提供参考。
应用广泛，量子计算引关注
量子信息技术是量子力学的最新发展，主要有两大应用方向——量子计算和量子通信。量子通信是在通信中使用量子密码进行保密传输，主要依赖量子纠缠原理——无论相隔多远，一个量子状态变化，另一个也会随之改变。传统的通信方式有被窃听的风险，而量子密码意味着直接把信息以纠缠态方式发送，窃听者闯入传输网络时必然被察觉并被通信双方规避。从理论上说，这是不可能被窃听的通信技术，有望在安全保障、金融及医疗领域等实现应用。量子计算是一种遵循量子力学规律、调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，与传统计算理论不同，它的运行基于量子比特，利用量子叠加和量子纠缠等独特的量子效应进行信息处理，可以极大提高计算效率，并克服了成本问题，将是迈向强人工智能的重要道路。
本文关注的量子计算具有广泛影响力，可覆盖金融、医药、材料、生物技术、网络安全、人工智能等众多领域，现如今，量子计算已经与我们的现实生活息息相关。
相对于传统计算机使用的基本信息单位比特，量子计算机使用的是量子比特。它具备“叠加”的属性，相当于同时处于多种状态的能力。基于这种特质，量子比特可以提供比相同数量的二进制比特更强大的处理能力。在实际应用中，量子计算机有望为各行各业提供更高效的产品，可以是电动汽车电池的新材料，也可以是更便宜、疗效更好的药物。在需要模拟的大型不确定系统中，量子计算也有其用武之地，例如预测金融市场表现、改进天气预报准确度或者在量子物理研究中对单个电子的行为建模。一些科学家还认为，量子计算机模拟复杂分子反应的能力甚至可以帮助寻找治疗阿尔茨海默症的方法。
创新引领，内外布局有差异
图1 量子计算领域全球专利申请趋势
图2 量子计算领域中国专利申请趋势
用incopat专利分析工具分析2001年至2019年量子计算领域的专利申请趋势可以看到：从全球专利申请趋势来看（如图1所示），量子计算领域全球申请从2014年开始呈爆发式的快速增长趋势，尤其在2017年全年申请量突破900件；从国内专利申请趋势来看（如图2所示），量子计算领域国内申请从2015年开始快速增长，在2018年全年的申请量突破150件。
截至2020年10月30日，美国目前在量子计算领域处于领先地位，从量子计算全球申请人申请量排名来看，IBM、Google、Northrop grumman、Microsoft 等美国科技巨头以及加拿大量子计算机公司D-Wave保持领先地位；中国量子计算初创公司合肥本源量子计算科技有限责任公司（下称本源量子）以93件专利申请跻身全球申请人排名前列。从量子计算中国申请人申请量排名来看，国内企业在量子计算领域的表现也可圈可点，除了本源量子处于领先地位之外，百度网讯、华为、浪潮等纷纷在量子计算领域开始崭露头角。此外，申请量前10名中，国内高校及科研院所占有6位，其中中国科学技术大学的申请量排名第2位，仅次于本源量子。
用incopat专利分析工具分析量子计算领域的专利技术构成可以看出，量子计算领域主要涉及IPC国际专利分类号G06N、H01L、G06F、B82Y、H03K等，其中39.01%由G06N所包含的技术领域构成，其主要包括与量子计算相关的机器学习方法以及计算机系统或装置；22.45%由H01L所包含的技术领域构成，其主要包括电数字数据处理（程序控制设计、通用数字计算机、适用于特定功能的数字计算设备或数据处理设备或数据处理方法）；还有一部分涉及程序控制系统、光子量子通信、逻辑电路、超导电性或高导电性应用相关的半导体器件。
立足市场，多措并举促研发
事实上，我国企业在量子计算领域的研究已然起步，如华为建设有量子计算云平台，阿里完成了可控量子比特研发，本源量子发布了分布式含噪量子虚拟机，翼帆数科开始对格密码进行产品孵化等，然而与国外同行相比仍有一定差距。立足如此广阔的中国市场，期待更多企业能投入历史洪流，在量子计算特别是其金融应用方面有所贡献。
从前面的分析可以看出，近年来我国的相关专利申请数量有所增长，但国内申请人前10位中有6位是高校及科研院所，针对这种情况，建议发挥制度优势，构建合适的专利合作机制和平台，加强国内企业和科研机构的合作，提高技术整合能力，为实现技术突破，向技术纵深发展打下坚实基础。
我国已将发展量子计算升高到国家战略高度，并要求健全政策支持体系，保证对量子科技领域的资金投入，带动地方、企业、社会加大投入力度，加强国家战略科技力量统筹建设，完善科研管理和组织机制。展望未来，量子计算发展意义重大且任重道远，需要政府、专业机构、企业等多方携手，群策群力。当前，量子计算从软件到硬件诸多发展路径仍不清晰，充满挑战的同时也不乏重大商机，正是在敏感的市场信号调节下，量子计算应用才能走出可持续发展之路。（北京合享智慧科技有限公司 王蕾）
（编辑：蒋朔)
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