引言：量子科技是一個充滿機會和挑戰的新興領域，它利用量子力學的特性，如量子疊加和量子糾纏，來實現高速運算、安全通訊和精準感測等功能。近年來，全球各國紛紛投入大量資源研發量子科技，希望搶占市場先機和話語權。然而，量子科技的發展也對資安、金融和國防等領域產生了極大的衝擊，尤其是在國防安全上備受關注。本文將從專利透露的情報來解讀量子科技的發展歷程和量子領域競爭者概況。
博大國際視野：前瞻技術
/ 量子科技 / 5年投入80億成立量子科技國家隊
壹、 量子科技雖然仍處於摸索階段，但對資安、金融和國防領域有重要的影響，尤其在國防安全上備受關注。美國、中國是量子相關專利的主要申請者，中國從2013年斯諾登事件後(2013/06/17 BCC)開始加速對量子科技的發展，先後在2016-2020年《十三五計畫》到2021-2025年《十四五計畫》量子科技列為優先發展的重點項目，在專利申請數量上與美國爭奪領先地位。雖然中國量子科技起步較晚，但在未來在中國《十四五計畫》的大力支持下，中國在未來仍有可能領先美國。
根據2022年美國 Rand
Corporation 的《美國和中國量子技術工業基礎評估》報告內容：
l 中國政府在量子資訊科學研發領域的投入，從每年8400萬美元提高到30億美元；與美國相比，中國的政府研發投入主要集中少數研究機構，中國政府已經明確將量子技術作為戰略優先方向；從資助和技術成果來看，中國量子資訊科學研發主要集中在政府資助的實驗室(中國科學院)，尤其是合肥微尺度物質科學國家研究中心，該實驗室在量子技術方面取得的相關成果處於國際先進水準。
補充：據美國五角大樓2021年提交國會的中國報告提到，中國有意2030年前在衛星安裝「量子加密通訊」功能 (2021/12/16科技新報)。應正到2017年中國發射全球首顆量子衛星「墨子」號，使用量子技術來加密敏感資訊 (2017/06/30人民網)。
l 美國政府是美國量子研究最大的資助者，2021年量子資訊科學研發共投入7.1億美元。 近年來，量子資訊科學的研發投入穩定增長在20%左右，背後的主要驅動力量主要是國家量子行動計劃（National Quantum Initiative）。美國在量子資訊科學領域有至少182家公司，大多數公司是2017年以後成立的，既有大型技術公司，也有初創公司。 美國業者在量子資訊科學技術和應用領域主要集中在量子計算、量子測量和量子通信方面，其中量子計算最多，量子通信最少。
延伸閱讀：量子電腦研發：美國領先，中國直追 (2021/02/18日經新聞)
延伸閱讀：中國「量子技術」之發展 (2022/04/14國防安全研究所)
延伸閱讀：主要16國家量子科技政策 預算超過246億美元 (2021/05/14科技產業資訊室)
延伸閱讀：2021量子技術全景報告 (2021/07/31智東西)
貳、 上面動畫圖 - 各國量子電腦的歷年專利申請變化趨勢：從專利影響力指標、專利權人數與專利數，來檢視各國在量子電腦的技術發展情形。在1999-2007年量子電腦發展初期投入量子研究的人並不多，而當時以加拿大在量子領域的影響力最為突出。從2010年開始 美國、中國 投入量子研究的單位及專利申請數有明顯快速擴張的趨勢，遠超其他國家，並持續擴大與其他國家的差距，近年量子專利的申請 過半數來至 美國、中國 地區。 2021年中國《十四五計畫》進一步拉開與美國的差距；值得關注的是，中國在專利權人(研究單位)數量上有明顯提升，但是在專利影響力平均分數並不未提高，僅是人數和申請數量上的提升。
參、 各國在量子科技的專利申請中與其他技術領域的關聯性。如下圖顯示，歐美日國家在量子科技與半導體的研究有很強的連結，其次是奈米結構、光學控制領域；偏重於量子硬體設備開發。中國與美國在量子科技的技術發展有所區隔，中國以強化管理系統、圖形分析為主要研究發展方向；偏向應用面的專利布局。各國量子科技在不同領域的專利申請排名：
美國 - 量子科技的應用排名及專利申請數
以半導體(456) > 奈米結構(214) > 光學控制(109) > 資訊儲存(83) > 編碼/解碼(67)
中國 - 量子科技的應用排名及專利申請數
以商業/行政/財務管理系統(104) > 圖形數據(92) > 半導體(63) > 計算化學(40)
日本 - 量子科技的應用排名及專利申請數
以半導體(54) > 商業/行政/財務管理系統(15) > 光學控制(14)
歐盟國家 - 量子科技的應用排名及專利申請數
以半導體(23) > 奈米結構(11) > 測量電變量(6)
中、美競逐 量子科技的領先地位，在研發布局的方向。美國目前在量子處理器已達到 433量子位元(qubits)- 2022年IBM的Osprey處理器，相較中國本源量子2023年推出的24量子位元，中國在硬體上仍有相當差距。但中國在政策推動下有相當高的專利申請，布局方向是透過量子運算平台積極發展軟體相關應用 如金融、地理圖資分析等。
下期報導：量子科技在各領域的高影響力專利應用及新創公司
肆、 全球近5年有關量子科技的專利申請人排名前10位，多為美國及中國申請人。包含美國IBM、Google、Microsoft及Intel。中國 百度、本原量子計算科技、中國科學院及海康威視。其中以IBM 和 本原量子 最為積極，進年申請相當多專利。從圖右上顯示，前十位專利申請件數僅佔1/4顯示仍有相當多競爭者參與這場競賽。以下介紹當前2家領頭羊的近況：
美國IBM：自2019年起，IBM陸續推出27、53、65、127量子位元(qubits)的量子電 腦。2022年IBM宣布研發的Osprey處理器，具有433個量子位元。此外，IBM也宣布下一代量子運算系統IBM
Quantum System Two，預計會在2023年底正式上線。(2022/11/10科技新報、IBM、量子開放學院)。
中國本源量子計算：中國第一家量子計算公司，並與中國科學院量子信息重點實驗室在合肥共同建立「量子計算技術創新中心」，也是中國第一個以量子技術為核心的技術研發中心 (2022/03/15新華網) 目標設定在「量子測控技術」、「超導量子晶片升級及工程化」、「量子計算應用開發」、「量子雲服務」等技術上獲得突破，研發出「量子計算」軟硬體及應用產品，產生相關專利等智慧財產權，並掌握國際產業標準制定之話語權 (2022/04/14國防安全研究所)。該公司今年推出「悟空」24量子位元的量子電腦，使中國成為全球第三個具備量子電腦整機交付能力的國家 (2023/02/06 iThome、2023/02/06科技產業資訊室)。
備註：全球3家量子電腦整機交付業者，加拿大D-Wave、美國IBM及中國本源。
延伸閱讀：13家積極投入量子超導技術的企業
(2022/03/18科技產業資訊室)
延伸閱讀：中國量子運算市場發展與分析 (2022/07/06科技新報)
2022 High
Technology Impact Patent
除上述清單外，其他高影響力公司 Atom Computing
註：Atom Computing的量子平台：Phoenix 平台使用一種特定類型的核自旋量子比特，該量子比特由一種天然存在的元素鍶的同位素產生。鍶是中性原子。在原子水平上，中性原子具有相等數量的質子和電子。然而，鍶的同位素具有不同數量的中子。中子的這些差異在原子中產生不同的能級。Atom Computing 使用同位素鍶 87，並利用其獨特的能級來創建自旋量子位。該系統最大限度地提高正常運行時間和計算效率。量子位需要在量子態中保持足夠長的時間才能完成計算。一個量子位能保持其量子態的時間長度就是它的相干時間。由於 Atom Computing 的中性原子量子比特是天然的而非製造的，因此無需調整來補償量子比特之間的差異。與超導的毫秒或離子捕獲系統的幾秒相比，這有助於其穩定性和相對較長的相干時間，相干時間大於 40 秒。此外，中性原子對其他原子的親和力很小，這使得量子比特不易受噪聲影響。美國
Atom Computing系統的可擴展性、保真度、長相干時間業界最高。
更多產業報導
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歐美大廠動態 ▶
IBM首席執行官Arvind Krishna說：在過去的幾年裡，IBM一直處於向世界介紹量子技術的前沿。我們已經沿著我們的路線圖和使命取得了重大進展，在全球範圍內建立了有用的量子技術，以至於我們現在可以與合作夥伴一起，真正開始探索和開發以量子為基礎的新一類超級計算
(2023/05/24網易)。
▶ IBM、谷歌加碼量子運算研發 (2023/05/19中國時報)
▶ 高達 433
量子位元，IBM 新一代量子處理器 Osprey 問世 (2022/11/10科技新報)
▶ 英特爾測試完成以現有矽基半導體製程生產量子運算晶片
(2022/10/07科技新報)
▶ 成立量子網路中心！AWS致力解決量子運算的基礎科學、工程面挑戰 (2022/07/08關鍵評論)
▶ Google 發表量子糾錯重大進展 (2023/02/22量子學人誌)
延伸閱讀：淺談量子計算硬體：量子位元技術的演進與挑戰 (2021/11/30科技新報)
國內產業動態 ▶ 量子國家隊，預計5年(2021-2025)總投入經費約為新臺幣80億元，聚焦於量子元件、量子電腦、量子演算法及量子通訊等之技術項目或跨項目整合發展。
延伸報導：量子電腦時代衝擊半導體產業？吳政忠稱台灣有「這優勢」(2023/05/03經濟日報)
▶ 華碩攜手國研院國網中心眺望量子電腦新展望
(2023/05/08 DigTimes)
▶ 清華大學打造台灣第一個量子加密通訊網路 (2023/05/03清華大學)
▶ 臺灣如何站穩量子科技浪潮？專訪「量子推動小組」執行長張文豪
(2023/03/04中研院)
▶ 量子國家隊成軍，17項團隊底定，聚焦未來量子世代臺灣產業鏈 (2022/03/22 iThome)
▶ 台灣攜手日本澳洲研究單位，研發量子電腦
(2021/03/09科技新報)
▶ 台灣成為全球第 7 使用先進量子電腦國家 (2020/03/21科技新報)
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