量子和空间是全球主要大国的重要战略技术领域。全球范围内对量子技术及其应用的政治兴趣正在加速新的发明创造和技术创新。欧洲已经将量子技术及其空间应用（如空间量子密钥分发）定位为对社会和经济全局具有根本影响的颠覆性技术门类。2021年11月2日，欧洲专利局（EPO）发布与欧洲空间政策研究所（ESPI）、欧洲空间局（ESA）合作完成的《量子技术和空间专利洞察报告》^[1]，揭示了2001~2020年量子技术在空间应用领域的全球专利态势。

量子技术在空间领域的主要应用包括：安全通信、时间和频率传递、对地遥感和观测。在安全通信方面，由于基于光纤的量子密钥分发在信号和安全方面的局限，空间量子密钥分发及相关技术将在长距离加密通信链路密钥分发方面发挥主要作用。在时间和频率传递方面，新一代冷原子钟有望在空间环境中更大程度地利用量子技术改进定位、导航和授时应用，量子技术可以显著提高时间和频率传递性能，并有望实现新的应用。在对地遥感和观测方面，空间量子传感器应用广泛，用于重力测量和大地测量的冷原子干涉测量是当前的研发重点。为此，报告对分别实现上述应用的三项关键量子技术——量子密钥分发、冷原子钟、冷原子干涉仪的全球专利申请情况进行了分析，主要结论如下。

1、空间应用的量子技术是一个正在快速发展的利基领域

2001~2020年间，量子密钥分发、冷原子钟、冷原子干涉仪技术共计涉及5654项专利家族，其中844项与空间应用相关，占比15%，表明空间应用的量子技术仍是一个利基领域。空间应用的量子技术专利数量呈显著的逐年递增态势，近年来增长尤为迅速，表明这是一个创新活跃、快速发展的新兴技术门类。

2、量子密钥分发是专利增长趋势的主要驱动力

量子密钥分发、冷原子钟、冷原子干涉仪的专利数量占比分别为77.8%、8.4%、13.8%；空间应用的量子技术专利数量的增长很大程度归因于近5年空间量子密钥分发专利的激增。有望颠覆现有安全通信加密方法的量子计算技术的进步使得开发新的安全通信方法变得更加紧迫。在这一趋势推动下，空间量子密钥分发技术领域涌现显著的新发明浪潮，进一步表明该技术在未来安全通信网络和架构中的关键作用。

3、美国和中国的专利数量大幅领先

美国和中国分别以290项和285项专利大幅领先，其他超过10项专利的国家依次是日本（60项）、英国（36项）、法国（33项）、加拿大（30项）、韩国（25项）、芬兰（15项）、德国（14项）。从这些国家的国际申请比例来看，中国仅为7%，即中国申请人主要选择国内申请，韩国和德国不超过一半，美国近六成，其他国家则基本不低于八成。

4、三项技术的多数专利来自不同申请人，表明技术专业化程度高

空间量子密钥分发技术领域排名最前的机构是中国科学院、中国科学技术大学、美国雷神公司；空间冷原子钟技术领域排名最前的机构是美国霍尼韦尔公司、中国科学院、中国计量科学研究院；空间冷原子干涉仪技术领域排名最前的机构是中国科学院、美国霍尼韦尔公司、法国泰雷兹集团。这些申请人一般长期致力于特定技术领域，此外，还包括两类特殊的申请人：以前活跃但近年申请数量有所下降的申请人，如惠普、雷神公司等；近年加入的新玩家，其中中国申请人较多，如中国科学技术大学、成都量安区块链科技有限公司、成都零光量子科技有限公司等。

5、三项关键技术的细分技术及合作特点鲜明

空间量子密钥分发技术领域，协议、密钥管理、量子通信光学方面的专利增加显著，但光量子存储器的技术挑战阻碍了其在空间领域应用的迅猛发展；该技术领域合作较多，但规模较小，且主要为本国机构之间的合作。空间冷原子钟技术领域，有望实现更精确测量的冷原子光钟的表现日益突出；该技术领域合作较少，主要为本国学术界和政府之间的合作。空间冷原子干涉仪技术领域，专利申请重点与陀螺仪、加速度计和重力仪相关；该技术领域凸显出两大合作网络：政府、学术界和工业界多层次互联构成的法国合作集群，以及学术界和工业界合作构成的日本合作集群。                                         （韩淋）