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全球量子密码专利分析
时间:2018-01-18 14:57:07来源:汉斯出版社
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提要:二十一世纪随着大数据时代、量子化时代的到来,量子通信和量子密码技术给人类社会的变革带来了前所未有的影响。

二十一世纪随着大数据时代、量子化时代的到来,量子通信和量子密码技术给人类社会的变革带来了前所未有的影响。全球经济正朝着一体化进程不断的发展,在技术创新方面相比以前也有了飞跃式的突破。2016年,中国建成世界上第一条量子通信保密干线——“京沪干线”,并且成功发射了世界上首颗“量子科学实验卫星”。可以说,新型科技产业已成为走向强国的一个重要衡量指标。

量子通信具有安全性高、保密性强、远距离传输速率大等特性,而量子通信技术保证通信绝对安全的关键在于量子密码技术。当今各国研发的量子密码技术用于军事、国防等领域的国家级保密通信,是满足国家信息安全战略的终极武器。在商业民用方面还可涉及秘密数据、电信、证券、保险、银行、工商、财政等领域和部门。

在科技研究方面,基于国家科学政策战略制定的重要性,政策决策者必须利用合理严谨的科学方法来分析和预测科技发展的未来,而通过专利分析这一媒介研究科学技术是一个新颖有效的方法专利分析的本质是根据专利信息的内容、数量以及数量的变化对专利文献中包含的各种信息进行定向选择和科学抽象的研究活动,是情报信息工作和科技工作结合的产物。汉斯的《计算机科学与应用》中我们以美国、欧盟、日本和 中国四大量子研发地区的专利申请情况为基础导向,对全球量子密码专利进行系统的分析和研究

1. 美国专利分析

美国量子密码通信研究在2000~2017年内有着非常活跃的态势。从实验室研究到商业开发及产品推出,形成了一条有效的纽带。为了在未来的通信领域和各国利益集团中打下良好的竞争基础,使集团利益最大化,美国的相关机构或发明人都在为本国抢先获取专利申请权并加大力度构建专利保护网,以此占领保密通信设备的市场。2000年到2017年,美国关于量子密码及通信领域的专利申请总量为 220件。2000年到2001年,美国专利申请数量基本保持不变。其中在 2002 年,Bostorm 和 Felbinger 实现了在用户之间直接传输秘密消息,实现量子安全直接通信(QSDC) 。在2002到2005年之间,有很多更加安全的量子通信协议出现, 如纠缠态协议、单粒子协议以及受控的QSDC协议。这些安全协议的不断升级,使得美国在量子密码与通信领域的专利数量激增,并在2005年达到峰值(28 件)。2005年之后美国开始了量子密码与通信领域新的探索,这就导致了如量子通信网络的建立等方面专利申请总量有明显的下滑趋势。 由于2007年开始爆发环球经济危机,尤其是2008年美国爆发华尔街海啸,许多企业公司受到重大损失,进而企业所扶持的许多科研项目也被迫暂停,因此从2004年到2007年,专利申请量出现大幅下降的趋势。在2009年金融危机过去之后,美国国防部高级研究计划署建成了城域量子通信演示网。2009年到2017年,总体略有波动,但总体来说趋于平稳发展。这表明美国在量子领域的科技水平已经日渐成熟,其科研团队已经具有十分稳定的科研实力

2. 欧盟专利分析

通过数据分析,我们可以发现欧洲早期比较注重量子远程传态领域。2000年到 2017年,欧洲量子密码技术的相关专利申请总量为127件。从 2000年到2006年专利申请量呈上升趋势,中间略有波动, 且在2006年达到峰值,随后下滑较快。下降的因素也是由于全球经济危机的影响,欧洲经济体受到重大损失,因此不得不被迫减缓科研推进进度。在2009年专利申请数量回升较大,之后波动下降。由于2008年10月,欧盟联合来自12个欧盟国家的41个伙伴小组投入1471 万欧元,成立了“基于量子密码学的全球安全通信网络开发项目”(SECOQC) ,因此欧盟在2009年专利申请量又一次达到高峰。为避开有效的其它相关专利,在2011年后欧洲在量子专利申请方面意愿不强,申请数量下降明显。我们可以得出结论:欧盟自2000年以来,专利申请数总体上呈现了先上升后下降的趋势,总体呈现了欧盟已经在量子研发技术方面趋于成熟。

3. 日本专利分析

2000~2017年间,日本量子密码和量子通信的专利公开总量为265件。日本量子通信相关专利的申请最早是在1993年,专利的公开最早是在1995年。本文着重分析2000年之后相关专利的公开数量的变化。早在2001年,日本邮政就开启了相关技术开发的计划。日本将把此项技术作为一项国家级高技术研究开发计划,在10年内投资约400亿日元。2000~2007年专利公开量总体呈上升趋势,2004~2007 年上升最快,到2007年达到最高(32 件)。由于量子远程传态领域技术已经趋于成熟,而其他领域的技术起步相对较晚,专利的数量自2007年后呈现明显的下降趋势,中间略有波动。总体来看,2000~2017年中,日本量子密码及量子通信相关专利公开数量呈现了先上升后下降的趋势。日本虽然在量子通信技术上的研究比美国和欧盟晚,但在量子某些相关研究方面发展非常迅速。在国家科技战略政策积极引导下,日本科研机构在量子领域的研发上投入了大量资本,积极参与了量子通信技术的研究工作。

4. 中国专利分析

我国开始申请量子密码及通信专利的时间始于2001年,中国科学院研究生院于 2001年在中国专利库中发表了第一篇《经典信号同步延时的复合量子密钥分发系统及其双速协议》之后的十年 (2001~2010 年),我国量子专利申请数量稳步增长,并在2010年这一年中达到十年内专利申请数量的顶峰。期间有国外公司 MAGIQ技术公司,三菱电机株式会社等多家科研力量雄厚的公司,以及中国研究 院(中国科学院物理研究所)、国内众多高等学府均成功申请。从2010年起,短短的五年时间(2010~2015年),我国专利申请数量开始成数倍增长。尤其在 2014—2015两年中,每年都有来自量子各方面技术的超过五十个专利申请成功。其中由于安徽量子通信技术有限公司的崛起,已经在中国量子专利市场处于领跑地位。从“增长趋势线”我们可以看出中国在量子密码和通信领域的专利申请方面呈指数增长的趋势,说明我国正处于高速发展新型高尖端科技的重要阶段。今年十九大报告中,习近平总书记提到“墨子”号量子通信卫星的问世,强调创新科技发展战略。在国家的大力支持下我国科研人员在量子方面做出了前所未有的突出贡献,开创了我国量子时代新纪元。

经过三十多年的发展,量子专利申请量快速上升,量子技术的飞跃式发展使得量子科技渗透到越来越多的领域。与此同时,这种辉煌的前景使得量子领域研究者们更有信心地投入研究。二十一世纪是公认的大数据、信息化的时代,量子技术将在这里扮演着至关重要的角色,无法忽视的互联网与通信安全性问题很有可能在量子技术这里得到有效解决。量子时代正在为人们开启更快、更便捷、更安全的未来世界,我们有足够的理由对即将到来的量子时代充满期待。

原文链接:https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=23110

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作者系张雨婷

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