量子密鑰分發技術專利分析

關鍵詞：量子密鑰分發;專利分析;專利申請

中圖分類號：TN918 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）06-0190-03

Keywords：quantum key distribution;patent analysis;patent application

0 ?引 ?言

量子密鑰分發（Quantum Key Distribution，QKD）起源于美國，由美國IBM公司的Bennett和加拿大Montreal大學Brassard在1984年共同提出第一個量子密鑰分發協議。量子密鑰分發中，通信雙方通過量子態傳遞密鑰，鑒于量子不可克隆原理和海森堡不確定性等量子力學特性，能夠確保密鑰在分發過程中對竊聽者的完全抵抗能力，保證了數據傳輸的無條件安全。

1 ?國內外量子密鑰分發技術專利情況

為了研究量子密鑰分發技術的專利法發展情況，本文選擇中國專利文摘數據庫（CNABS）和外文文摘庫（SIPOABS）作為數據源，經過中英文關鍵詞檢索、去噪、人工篩選等，對申請量、主要申請人、地區分布等進行宏觀數據分析，據此了解量子密鑰分發技術的發展路線，為該行業發展與未來趨勢預判提供依據。

1.1 ?申請量趨勢

1993年至2018年底，量子密鑰分發技術的全球專利申請量為1127件。來自IBM公司的美國申請人Bennett于1993年5月25日首次提出了量子密鑰分發技術的專利申請，其后10年都處于緩慢的發展進程。專利申請量趨勢如圖1所示，自2004年起，國外申請量呈現出顯著的增長趨勢，并于2005年達到峰值，之后至2017年一直呈現較為穩定的波動趨勢。由此可見，國外的QKD技術逐漸趨于成熟，創新空間有限。相對于國外申請，中國科學院研究生院于2001年8月31日提出了首件量子密鑰分發技術相關的國內申請，2001～2010年的10年間，國內申請量增長態勢微弱，與國外申請量差距懸殊。隨著我國對量子密鑰分發技術研究水平的提高，國內申請人開始逐漸意識到國內市場擁有廣闊的發展前景。從2011年起，國內申請量呈現出明顯的增長趨勢，且申請量逐年遞增，并于2013起超越國外申請量。2017年，我國提交了近150件專利申請，全國的申請量達到頂峰。

1.2 ?技術原創國和技術目標國分布

量子密鑰分發領域的技術原創國和目標國的分布情況如圖2和圖3所示。從圖中可以看出，中國、美國是該領域最主要的技術原創國，英國、韓國、日本次之。此外，中國和美國也是主要的技術目標國，申請量總和占據全球申請量的70%以上，是量子密鑰分發技術最主要的市場。從圖中還可以看出，雖然我國對量子通信的研究時間較短，但原創專利數量已經明顯高于美歐日韓等國家，是當今本領域中重要的技術原創國。

1.3 ?主要申請人分析

量子密鑰分發技術領域的全球申請量排名前十位的申請人如圖4所示。排名第一的美國MAGIQ技術公司的申請量遙遙領先，但其申請均是在2010年以前提出的。2010年之后，國外的QKD技術趨于成熟，企業的創新空間受到制約，致使外國企業后勁不足。而此時，國內申請人正致力于量子密鑰技術的研究，后來者居上，在排名前五位的申請人中占據了四席。其中排名第二位的安徽問天量子科技股份有限公司起源于中科院量子信息重點實驗室，排名第四位和第五位的北京郵電大學和華南師范大學也是國內著名學府，由此可以看出，我國在量子密鑰分發技術上的發展主要依托于高校的科研力量。排名第三位的阿里巴巴集團控股有限公司在電子商務、網上支付等方面一直處于國內的領先位置，對于保密通信有著深入的研究，能夠較早意識到量子密鑰學所具有的巨大商業前景，因此對專利布局起步較早。排名第五為至第十位的五家企業中，日本電氣股份有限公司、SK電信有限公司和秦內蒂克有限公司分別排名第六、第八和第十位，可見日本、韓國、英國這些發達國家也在量子密鑰領域占據了一席之地。

2.1 ?US5307410A

公開號為US5307410A的美國專利申請為量子密鑰分發技術最早的相關專利文獻，該專利涉及一個干涉量子密鑰分發系統，系統包括多個通信節點;一個量子信道，用于傳送弱光脈沖和參考光脈沖;一個時標信道，用于傳輸時標信號;一個消息信道，用于傳輸從明文和密文組中篩選出的信息。至少一個節點包含第一發射源，用于發送以固定間隔通過量子信道傳輸的來自強度小于單光子/弱脈沖的相干光的弱光脈沖;第二發射源提供量子信道傳輸的參考光脈沖;節點的相位調制器用于根據隨機數發生器產生的隨機數設置所述弱光脈沖的相位。節點還包括一個與量子信道相連的接收機，用于檢測接收到的弱光脈沖。

2.2 ?CN1407739A

公開號為CN1407739A的專利文獻為國內首件量子密鑰分發技術領域的專利申請，它公開了一種經典信號同步延時的復合QKD系統及其雙速協議，將量子信道設置在光纖纖芯，經典信道在自由空間、經典信號與相應的一個量子信號之間有一個適當的延時，保證接收者可以利用經典信號測量相應的量子信號。該申請提供了一種理論可達數十公里范圍的量子密鑰分發方案。

2.3 ?US2004109564A1

美國專利申請US2004109564A1是連續變量量子密鑰分發的最早相關專利文獻，它公開了一種利用連續幅相調制的相干光脈沖的高速量子密鑰分發系統，該系統的發送單元利用編碼器分發一個量子相干態正交分量中的原始密鑰，該量子相干態在相位和幅度上連續調制，接收單元利用量子相干態零差檢波器檢測相干態的正交分量，并接收原始密鑰。

2.4 ?CN105024809A

公開號為CN105024809A的中國專利申請為上海交通大學曾貴華小組提出的一種基于高斯調制相干態的長距離連續變量量子分發方法，通過引入高效率數據協商算法、適合長距離通信的低噪零差檢測器以及高精度相位補償算法，提高了CVQKD系統對過噪聲的抑制能力及后處理效率，實現標準單模光纖下安全傳輸距離為100～150km的連續變量量子密鑰分發。

3 ?結 ?論

本文統計概括了量子密鑰分發技術領域的專利申請趨勢、技術原創國與目標國分布以及主要申請人排名的情況，并對該領域部分重點專利進行了分析，有助于國內申請人了解量子密鑰分發技術專利現狀，并把握市場發展趨勢。國內技術相比于國外發展較晚，但近年來該領域的國內申請量和原創專利數量已經明顯高于其他國家，我國的量子密鑰分發技術已基本成熟。但是當前的量子密鑰分發技術的研究仍然主要依靠高校的科研力量，還未大量投入產業應用。因此，將量子密鑰分發技術商業化和實現產業應用，將是國內申請人關注的重點。

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作者簡介：李昕萌（1989-），女，漢族，天津武清人，專利審查員，研究實習員，碩士，研究方向：網絡通信。