量子通信領(lǐng)域?qū)＠Ｗo(hù)初探

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作者：張文卓量子超并科技有限公司

程驊上海天知瀾律師事務(wù)所

原標(biāo)題：量子通信領(lǐng)域?qū)＠Ｗo(hù)初探

中共中央總書記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要充分認(rèn)識(shí)推動(dòng)量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢(shì)，下好先手棋。從技術(shù)和法律角度來說，習(xí)總書記所謀劃的“把握大趨勢(shì)，下好先手棋?！睉?yīng)當(dāng)指開拓領(lǐng)先的技術(shù)并且在全球范圍內(nèi)獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)?！鞍盐沾筅厔?shì)”是從技術(shù)角度，而“下好先手棋”是從知識(shí)產(chǎn)權(quán)角度而言。本文將探討這兩者的結(jié)合，如何利用現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)量子技術(shù)的科技優(yōu)勢(shì)向國(guó)內(nèi)外延申，獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系的保護(hù)，在全球范圍內(nèi)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本文主要從宏觀角度分析當(dāng)前量子通信領(lǐng)域的核心技術(shù)和專利保護(hù)的著重點(diǎn)。

一、量子通信與未來時(shí)代

量子通信是利用量子力學(xué)原理對(duì)量子態(tài)進(jìn)行操控，在兩個(gè)地點(diǎn)之間進(jìn)行信息交互，可以完成經(jīng)典通信所不能完成的任務(wù)。如在同經(jīng)典信息學(xué)發(fā)展中，電磁波通信要早于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)一樣。在量子信息學(xué)的發(fā)展中，量子通信也作為排頭兵走在了最前面，成為了量子信息學(xué)最先的突破點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化方向。

量子通信按照應(yīng)用場(chǎng)景和所傳輸?shù)谋忍仡愋涂煞譃椤傲孔用荑€分發(fā)”和“量子隱形傳態(tài)”兩個(gè)方向。其中“量子密鑰分發(fā)”可以通過對(duì)量子態(tài)的傳輸和測(cè)量，為經(jīng)典比特傳輸（即我們最常用的數(shù)字通信）建立牢不可破的量子密碼加密，是為經(jīng)典信息做加密服務(wù)的量子加密通信。目前以量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)的量子保密通信已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)化階段，開始保護(hù)我們的信息安全?！傲孔与[形傳態(tài)”利用量子糾纏來傳輸量子比特，是服務(wù)量子計(jì)算機(jī)終端的量子通信，將應(yīng)用于未來量子計(jì)算之間的量子互聯(lián)網(wǎng)。

現(xiàn)有的量子通信協(xié)議包括已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的BB84協(xié)議【1】，以及正在實(shí)驗(yàn)中，有望在未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的E91協(xié)議【2】，BBM92協(xié)議【3】，連續(xù)變量協(xié)議【4】，以及量子隱形傳態(tài)協(xié)議【5】等。各協(xié)議之間的區(qū)別如表1所示。

表1，不同的量子通信協(xié)議

二、量子通信中的核心技術(shù)

1、量子通信發(fā)射端的技術(shù)，包括單光子源、弱相干光源、糾纏光子源、壓縮態(tài)光源等技術(shù)。

2、量子通信接收端的技術(shù)，包括單光子探測(cè)器、單光子計(jì)數(shù)、Bell態(tài)操作等技術(shù)。

3、量子態(tài)制備的技術(shù)，包括量子隨機(jī)數(shù)、光偏振控制、光偏振補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。

4、量子密鑰管理的技術(shù)，包括量子密鑰的落地存儲(chǔ)、設(shè)備密鑰注入、密鑰一次銷毀等技術(shù)。

5、量子通信組網(wǎng)的技術(shù)，包括光交換、波分復(fù)用、測(cè)量設(shè)備無關(guān)等技術(shù)。

三、核心技術(shù)專利方向的初步探討

外觀專利方向。外觀專利本質(zhì)上是“藝術(shù)”而非技術(shù)，對(duì)于量子通信領(lǐng)域的純理工科背景的創(chuàng)始人和研發(fā)人員來說這一環(huán)恰恰他們的薄弱環(huán)節(jié)。產(chǎn)品最終面對(duì)的消費(fèi)者，最本質(zhì)而言都是人，充滿審美感的人群。產(chǎn)品外表直接影響其購(gòu)買欲望。產(chǎn)品的美感從市場(chǎng)角度來說，應(yīng)當(dāng)同時(shí)歸類于核心技術(shù)。由于量子通信領(lǐng)域的產(chǎn)品今后主打小型化甚至微型化，外觀的設(shè)計(jì)直接影響其產(chǎn)品內(nèi)部小型化和微型化的布局，尤其對(duì)于安裝要求較高的場(chǎng)合，外觀可能直接影響安裝效果。對(duì)于量子領(lǐng)域企業(yè)尤其實(shí)現(xiàn)直接對(duì)客戶模式(B2C)的量子設(shè)備制造商尤其重要。

實(shí)用新型專利方向?，F(xiàn)行《專利法》第二條規(guī)定“實(shí)用新型，是指對(duì)產(chǎn)品的形狀、構(gòu)造或者其結(jié)合所提出的適于實(shí)用的新的技術(shù)方案?！薄?shí)用新型必須具備一定產(chǎn)品構(gòu)造，這也是實(shí)用新型專利的顯著特點(diǎn)。實(shí)用新型專利不需要實(shí)質(zhì)審查，獲得授權(quán)時(shí)間較短，對(duì)于更新較快的結(jié)構(gòu)，特別適用采用實(shí)用新型專利方式進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于量子通信領(lǐng)域的核心技術(shù)而言，在整機(jī)，發(fā)射端和接收端，密鑰管理機(jī)，管鑰服務(wù)器，光開關(guān)這幾方面涉及到產(chǎn)品構(gòu)造，而這幾方面的技術(shù)變化很快，采用實(shí)用新型專利對(duì)其結(jié)構(gòu)立即采取保護(hù)，是一種上佳的策略。

發(fā)明專利方向。發(fā)明專利可以保護(hù)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)和方法。量子通信類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變化快而大，但是其基礎(chǔ)方面的通信實(shí)現(xiàn)方法確是變動(dòng)小而影響大。在核心技術(shù)領(lǐng)域的弱相干光產(chǎn)生，糾纏光子制備方法，單光子探測(cè)，光交換，密鑰協(xié)商，密鑰管理著重于通信方法和系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的方法專利授權(quán)前景。

四、中國(guó)在量子通信的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)

21世紀(jì)以來，在國(guó)家政策的大力支持下，中國(guó)科學(xué)家在發(fā)展實(shí)用化量子通信技術(shù)方面開展了深入研究，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化方面一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

從2008年到2012年間，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)先后建成了世界上首個(gè)全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋整個(gè)城區(qū)的規(guī)?；?6個(gè)節(jié)點(diǎn)）量子通信網(wǎng)絡(luò)，首次將量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于金融信息的安全傳輸“金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)”。量子通信裝備投入常態(tài)運(yùn)行，為“十八大”、紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵等國(guó)家重大活動(dòng)提供信息安全保障。

2013年光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線”正式立項(xiàng)，連接北京、上海，貫穿濟(jì)南、合肥，全長(zhǎng)2000余公里，是世界首條量子保密通信主干網(wǎng)。這條干線由科大國(guó)盾量子信息技術(shù)有限公司提供設(shè)備，量子密鑰分發(fā)在相鄰可信中繼站之間進(jìn)行，用戶可通過國(guó)防安全級(jí)別的可信中繼接入網(wǎng)絡(luò)。2017年京滬干線建成，實(shí)現(xiàn)了高可信、可擴(kuò)展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)了量子通信技術(shù)在國(guó)防、政務(wù)、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)的首批科學(xué)衛(wèi)星之一，其科學(xué)目標(biāo)由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士提出，通過在衛(wèi)星與量子通信地面站之間建立量子信道，完成一系列具有國(guó)際領(lǐng)先水平的空間量子通信實(shí)驗(yàn)任務(wù)。墨子號(hào)衛(wèi)星于2011年底正式立項(xiàng)，2016年8月16日成功發(fā)射。

從2017年到2020年，作為世界唯一一顆在軌的量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，墨子號(hào)先后完成了世界首個(gè)星—地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)和洲際量子保密通信實(shí)驗(yàn)、世界首個(gè)星地量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)、世界首個(gè)地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)、世界首個(gè)引力場(chǎng)量子退相干檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、世界首個(gè)星地量子加密時(shí)頻傳輸實(shí)驗(yàn)等，使得中國(guó)在空間量子通信領(lǐng)域領(lǐng)先世界。

五、領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)專利轉(zhuǎn)換與專利國(guó)際化

專利國(guó)際化的意義。量子通信作為中國(guó)領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)，量子通信產(chǎn)業(yè)之于外國(guó)，好比制藥企業(yè)之于中國(guó)，中國(guó)每年大量的特效藥都是國(guó)外的“專利藥”，所謂“專利藥”就是在國(guó)外研發(fā)通過申請(qǐng)中國(guó)專利，阻止國(guó)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行仿制的高價(jià)藥。專利藥不但在國(guó)內(nèi)禁止未經(jīng)授權(quán)而生產(chǎn)、銷售，同樣也禁止其他任何第三方進(jìn)口未經(jīng)授權(quán)的仿制藥。通過專利手段造成壟斷攝取高額利潤(rùn)。中國(guó)領(lǐng)先的量子通信技術(shù)也可以通過申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外的專利，即專利國(guó)際化，獲得在全世界范圍內(nèi)的保護(hù)，可以在全世界范圍內(nèi)獲得高的收益和回報(bào)。

專利國(guó)際化的途徑。

通過《巴黎公約》獲得發(fā)明的優(yōu)先權(quán)，《巴黎公約》第四條規(guī)定“已經(jīng)在本聯(lián)盟的一個(gè)國(guó)家正式提出專利、實(shí)用新型注冊(cè)、外觀設(shè)計(jì)注冊(cè)或商標(biāo)注冊(cè)的申請(qǐng)的任何人，或其權(quán)利繼承人，為了在其他國(guó)家提出申請(qǐng)，在以下規(guī)定的期間內(nèi)應(yīng)享有優(yōu)先權(quán)...;上述優(yōu)先權(quán)的期間，對(duì)于專利和實(shí)用新型應(yīng)為十二個(gè)月，對(duì)于外觀設(shè)計(jì)和商標(biāo)應(yīng)為六個(gè)月?！敝袊?guó)作為該公約的成員國(guó)，在中國(guó)提出首次申請(qǐng)的專利依法享受在成員國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利的優(yōu)先權(quán)。對(duì)專利抵觸申請(qǐng)和現(xiàn)有技術(shù)的評(píng)價(jià)以優(yōu)先權(quán)日為基準(zhǔn)，中國(guó)企業(yè)可以通過在中國(guó)首次申請(qǐng)專利之后，在制定優(yōu)先權(quán)到期前向外國(guó)申請(qǐng)，獲得保護(hù)。優(yōu)先權(quán)最大的問題就是優(yōu)先權(quán)時(shí)間過段，前期準(zhǔn)備其他國(guó)家申請(qǐng)時(shí)，由于不熟悉當(dāng)?shù)氐姆珊土鞒倘菀自斐缮暾?qǐng)延遲，從而喪失優(yōu)先權(quán)。另外，由于文字翻譯問題，會(huì)造成權(quán)利要求翻譯過程中的錯(cuò)誤，這會(huì)直接影響該權(quán)利要求能否獲得優(yōu)先權(quán)。

通過PCT方式申請(qǐng)。由于通過《巴黎公約》優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的弊端，目前越來越多會(huì)利用PCT方式進(jìn)行申請(qǐng)。所謂PCT，嚴(yán)格來說是一個(gè)協(xié)議，全稱為Patent Cooperation Treaty。PCT的優(yōu)勢(shì)在于PCT專利進(jìn)入其他國(guó)家階段的申請(qǐng)日為向?qū)＠?a href='http://islanderfriend.com/search_zhongguozhuanli.html' target='_blank'>中國(guó)專利行政部門的申請(qǐng)日。只要向中國(guó)專利行政部門提出的國(guó)際申請(qǐng), 并且大多數(shù)程序都在中國(guó)專利行政部門進(jìn)行，不需要花費(fèi)過多的財(cái)力物力直接至申請(qǐng)目的國(guó)進(jìn)行申請(qǐng)。專利國(guó)際檢索可以在中國(guó)進(jìn)行，而且在中國(guó)提出PCT申請(qǐng)只能在中國(guó)進(jìn)行國(guó)際檢索。自優(yōu)先權(quán)日30個(gè)月內(nèi)可以自行決定進(jìn)入哪些國(guó)家，這樣企業(yè)就有足夠時(shí)間考慮該專利否具有保護(hù)價(jià)值。

綜上所述，對(duì)于量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、衛(wèi)星量子通信等中國(guó)領(lǐng)先的量子通信技術(shù)，應(yīng)當(dāng)通過PCT進(jìn)行國(guó)際階段申請(qǐng)，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)際布局，不至于使國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手輕易模仿，甚至設(shè)立足夠堅(jiān)固的專利保護(hù)墻。領(lǐng)先的技術(shù)必須在國(guó)內(nèi)外獲得最大的利益。

六、對(duì)于量子通信企業(yè)科研成果專利轉(zhuǎn)換的步驟

對(duì)于中國(guó)企業(yè)量子通信的技術(shù)必須建立適合的轉(zhuǎn)化步驟。由科研院所牽頭，確定未來的技術(shù)方向，尤其在量子通信產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域必須形成一定的專利查新能力，并形成一定標(biāo)準(zhǔn)化的專利保護(hù)操作步驟或者流程，可以簡(jiǎn)明列示如下步驟。

1. 確定課題研發(fā)的目的，確定國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)可能創(chuàng)新點(diǎn)。

2. 對(duì)于創(chuàng)新點(diǎn)必須按照本文第三節(jié)規(guī)定的考慮內(nèi)容，確定申請(qǐng)何種專利。

3. 對(duì)于需要申請(qǐng)專利的技術(shù)慎重審視創(chuàng)新點(diǎn)的創(chuàng)造性和新穎性，必要時(shí)可以進(jìn)行國(guó)內(nèi)外專利查新。

4. 對(duì)于確定有創(chuàng)新點(diǎn)的專利進(jìn)行權(quán)衡，通過綜合考慮保護(hù)范圍和授權(quán)可能撰寫權(quán)利要求書。通常情況下，保護(hù)范圍和授權(quán)可能成反向相關(guān)。

5. 確定專利申請(qǐng)范圍，專利具有主權(quán)性質(zhì)，只在一定地區(qū)能夠?qū)嵤┍Ｗo(hù)。必須確定需要進(jìn)入的市場(chǎng)，在這種重點(diǎn)市場(chǎng)必須申請(qǐng)專利。對(duì)于可能的仿制品生產(chǎn)地，也盡量申請(qǐng)專利，從而徹底杜絕仿制的可能性。

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：張文卓量子超并科技有限公司

程驊上海天知瀾律師事務(wù)所

編輯：IPRdaily王穎校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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