量子通信领域专利保护初探

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作者：张文卓 量子超并科技有限公司

程骅 上海天知澜律师事务所

原标题：量子通信领域专利保护初探

中共中央总书记习近平在主持学习时强调，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。从技术和法律角度来说，习总书记所谋划的“把握大趋势，下好先手棋。”应当指开拓领先的技术并且在全球范围内获得知识产权优势。“把握大趋势”是从技术角度，而“下好先手棋”是从知识产权角度而言。本文将探讨这两者的结合，如何利用现阶段国内量子技术的科技优势向国内外延申，获得知识产权体系的保护，在全球范围内获得竞争优势。本文主要从宏观角度分析当前量子通信领域的核心技术和专利保护的着重点。

一、量子通信与未来时代

量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控，在两个地点之间进行信息交互，可以完成经典通信所不能完成的任务。如在同经典信息学发展中，电磁波通信要早于计算机的出现一样。在量子信息学的发展中，量子通信也作为排头兵走在了最前面，成为了量子信息学最先的突破点和产业化方向。

量子通信按照应用场景和所传输的比特类型可分为“量子密钥分发”和“量子隐形传态”两个方向。其中“量子密钥分发”可以通过对量子态的传输和测量，为经典比特传输（即我们最常用的数字通信）建立牢不可破的量子密码加密，是为经典信息做加密服务的量子加密通信。目前以量子密钥分发为基础的量子保密通信已经步入产业化阶段，开始保护我们的信息安全。“量子隐形传态”利用量子纠缠来传输量子比特，是服务量子计算机终端的量子通信，将应用于未来量子计算之间的量子互联网。

现有的量子通信协议包括已经实现产业化的BB84协议【1】，以及正在实验中，有望在未来实现产业化的E91协议【2】，BBM92协议【3】，连续变量协议【4】，以及量子隐形传态协议【5】等。各协议之间的区别如表1所示。

表1，不同的量子通信协议

二、量子通信中的核心技术

1、量子通信发射端的技术，包括单光子源、弱相干光源、纠缠光子源、压缩态光源等技术。

2、量子通信接收端的技术，包括单光子探测器、单光子计数、Bell态操作等技术。

3、量子态制备的技术，包括量子随机数、光偏振控制、光偏振补偿等技术。

4、量子密钥管理的技术，包括量子密钥的落地存储、设备密钥注入、密钥一次销毁等技术。

5、量子通信组网的技术，包括光交换、波分复用、测量设备无关等技术。

三、核心技术专利方向的初步探讨

外观专利方向。外观专利本质上是“艺术”而非技术，对于量子通信领域的纯理工科背景的创始人和研发人员来说这一环恰恰他们的薄弱环节。产品最终面对的消费者，最本质而言都是人，充满审美感的人群。产品外表直接影响其购买欲望。产品的美感从市场角度来说，应当同时归类于核心技术。由于量子通信领域的产品今后主打小型化甚至微型化，外观的设计直接影响其产品内部小型化和微型化的布局，尤其对于安装要求较高的场合，外观可能直接影响安装效果。对于量子领域企业尤其实现直接对客户模式(B2C)的量子设备制造商尤其重要。

实用新型专利方向。现行《专利法》第二条规定“实用新型，是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。”。实用新型必须具备一定产品构造，这也是实用新型专利的显著特点。实用新型专利不需要实质审查，获得授权时间较短，对于更新较快的结构，特别适用采用实用新型专利方式进行保护。对于量子通信领域的核心技术而言，在整机，发射端和接收端，密钥管理机，管钥服务器，光开关这几方面涉及到产品构造，而这几方面的技术变化很快，采用实用新型专利对其结构立即采取保护，是一种上佳的策略。

发明专利方向。发明专利可以保护产品、结构和方法。量子通信类产品的结构变化快而大，但是其基础方面的通信实现方法确是变动小而影响大。在核心技术领域的弱相干光产生，纠缠光子制备方法，单光子探测，光交换，密钥协商，密钥管理着重于通信方法和系统，具有很强的方法专利授权前景。

四、中国在量子通信的领先优势

21世纪以来，在国家政策的大力支持下，中国科学家在发展实用化量子通信技术方面开展了深入研究，在实用化和产业化方面一直处于国际领先水平。

从2008年到2012年间，中国科学技术大学潘建伟团队先后建成了世界上首个全通型量子通信网络，覆盖整个城区的规模化（46个节点）量子通信网络，首次将量子通信网络技术应用于金融信息的安全传输“金融信息量子通信验证网”。量子通信装备投入常态运行，为“十八大”、 纪念抗战胜利70周年阅兵等国家重大活动提供信息安全保障。

2013年光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”正式立项，连接北京、上海，贯穿济南、合肥，全长2000余公里，是世界首条量子保密通信主干网。这条干线由科大国盾量子信息技术有限公司提供设备，量子密钥分发在相邻可信中继站之间进行，用户可通过国防安全级别的可信中继接入网络。2017年京沪干线建成，实现了高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，推动了量子通信技术在国防、政务、金融等领域的应用，带动相关产业发展。

“墨子号”量子科学实验卫星是中国科学院空间科学战略性先导专项的首批科学卫星之一，其科学目标由中国科学技术大学潘建伟院士提出，通过在卫星与量子通信地面站之间建立量子信道，完成一系列具有国际领先水平的空间量子通信实验任务。墨子号卫星于2011年底正式立项，2016年8月16日成功发射。

从2017年到2020年，作为世界唯一一颗在轨的量子通信实验卫星，墨子号先后完成了世界首个星—地高速量子密钥分发实验和洲际量子保密通信实验、世界首个星地量子纠缠分发实验、世界首个地星量子隐形传态实验、世界首个引力场量子退相干检验实验、世界首个星地量子加密时频传输实验等，使得中国在空间量子通信领域领先世界。

五、领先优势专利转换与专利国际化

专利国际化的意义。量子通信作为中国领先的产业，量子通信产业之于外国，好比制药企业之于中国，中国每年大量的特效药都是国外的“专利药”，所谓“专利药”就是在国外研发通过申请中国专利，阻止国内外的竞争对手进行仿制的高价药。专利药不但在国内禁止未经授权而生产、销售，同样也禁止其他任何第三方进口未经授权的仿制药。通过专利手段造成垄断摄取高额利润。中国领先的量子通信技术也可以通过申请国内外的专利，即专利国际化，获得在全世界范围内的保护，可以在全世界范围内获得高的收益和回报。

专利国际化的途径。

通过《巴黎公约》获得发明的优先权，《巴黎公约》第四条规定“已经在本联盟的一个国家正式提出专利、实用新型注册、外观设计注册或商标注册的申请的任何人，或其权利继承人，为了在其他国家提出申请，在以下规定的期间内应享有优先权...;上述优先权的期间，对于专利和实用新型应为十二个月，对于外观设计和商标应为六个月。”中国作为该公约的成员国，在中国提出首次申请的专利依法享受在成员国内申请专利的优先权。对专利抵触申请和现有技术的评价以优先权日为基准，中国企业可以通过在中国首次申请专利之后，在制定优先权到期前向外国申请，获得保护。优先权最大的问题就是优先权时间过段，前期准备其他国家申请时，由于不熟悉当地的法律和流程容易造成申请延迟，从而丧失优先权。另外，由于文字翻译问题，会造成权利要求翻译过程中的错误，这会直接影响该权利要求能否获得优先权。

通过PCT方式申请。由于通过《巴黎公约》优先权申请的弊端，目前越来越多会利用PCT方式进行申请。所谓PCT，严格来说是一个协议，全称为Patent Cooperation Treaty。PCT的优势在于PCT专利进入其他国家阶段的申请日为向专利向中国专利行政部门的申请日。只要向中国专利行政部门提出的国际申请, 并且大多数程序都在中国专利行政部门进行，不需要花费过多的财力物力直接至申请目的国进行申请。专利国际检索可以在中国进行，而且在中国提出PCT申请只能在中国进行国际检索。自优先权日30个月内可以自行决定进入哪些国家，这样企业就有足够时间考虑该专利否具有保护价值。

综上所述，对于量子密钥分发网络建设、卫星量子通信等中国领先的量子通信技术，应当通过PCT进行国际阶段申请，从而实现国际布局，不至于使国外竞争对手轻易模仿，甚至设立足够坚固的专利保护墙。领先的技术必须在国内外获得最大的利益。

六、对于量子通信企业科研成果专利转换的步骤

对于中国企业量子通信的技术必须建立适合的转化步骤。由科研院所牵头，确定未来的技术方向，尤其在量子通信产业化领域必须形成一定的专利查新能力，并形成一定标准化的专利保护操作步骤或者流程，可以简明列示如下步骤。

1. 确定课题研发的目的，确定国内外研究现状和国内可能创新点。

2. 对于创新点必须按照本文第三节规定的考虑内容，确定申请何种专利。

3. 对于需要申请专利的技术慎重审视创新点的创造性和新颖性，必要时可以进行国内外专利查新。

4. 对于确定有创新点的专利进行权衡，通过综合考虑保护范围和授权可能撰写权利要求书。通常情况下，保护范围和授权可能成反向相关。

5. 确定专利申请范围，专利具有主权性质，只在一定地区能够实施保护。必须确定需要进入的市场，在这种重点市场必须申请专利。对于可能的仿制品生产地，也尽量申请专利，从而彻底杜绝仿制的可能性。

注：

【1】 C. H. Bennett and G. Brassard. "Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing". In Proceedings of IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, vol175, pp8. New York, 1984.

【2】 Artur K. Ekert, "Quantum cryptography based on Bell's theorem". Physical Review Letters. 67 (6): 661–663. (1991).

【3】 C. H. Bennet, G. Brassard and N. D. Mermin, "Quantum cryptography without Bell's theorem", Phys. Rev. Lett. 68, 557-559 (1992).

【4】 A. Leverrier, R. García-Patrón, R. Renner, and N. J. Cerf, Phys. Rev. Lett. 110, 030502 (2013).

【5】 C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, W. K. Wootters, "Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein–Podolsky–Rosen Channels". Phys. Rev. Lett. 70 (13): 1895–1899 (1993).

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作者：张文卓 量子超并科技有限公司

程骅 上海天知澜律师事务所

编辑：IPRdaily王颖          校对：IPRdaily纵横君

注：原文链接：量子通信领域专利保护初探（点击标题查看原文）

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