量子電腦三個主要技術挑戰 1，包含：(1) 穩定量子態的維持：現今技術量子態十分容易受到影響，因此目前量子態皆需要在接近絕對零度的狀態下進行操作，目前主要需要克服的問題就是該如何長時間維持量子態暫停在某個量子時間，其中一項研究方向是發展「常溫超導體」，若能在室溫下實現超導效應，將可大幅降低量子電腦的冷卻與維護成本，同時減少外部熱雜訊對量子態的干擾，進一步提升量子態的穩定性與實用性。 (2) 量子位元的可擴充性：量子電腦可擴充性的關鍵之一是矽自旋量子技術，因與現有半導體製程相容，具備高度發展潛力。Princeton 大學成功在矽中實現量子糾纏，量子位元穩定度達 99%、邏輯閘可靠度達 75%，展現極大應用前景。 (3) 量子軟體研發：量子電腦需搭配專用軟體才能發揮效能，軟體設計須考量雜訊、硬體差異與演算法需求，並仰賴跨領域人才與開源社群合作推動研發。
目前全球專利涉及量子電腦的專利權人多為美國企業，例如：INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORP （美國─國際商業機器公司）、GOOGLE INC.（美國─谷歌）、MICROSOFT TECHNOLOGY LICENSING LLC （美國─微軟）。台灣的專利權人則為財團法人國家實驗研究院、阿證科技、臺灣大學等。
貳、專利分析
本文透過專利關鍵字檢索，初探全球「量子電腦」相關之專利技術佈局概況。
一、量子電腦相關市場概況-穩定成長
近年量子電腦之相關技術生命週期概況顯示，「專利申請數量」與「專利申請人數」之時間消長，觀察量子電腦產業所處之技術生命週期階段，如為：技術萌芽期、成長期、成熟期或衰退期等。
如圖一之技術生命週期概況顯示，橫軸為專利權人的投入量，縱軸為專利的申請量。產業整體技術研發量能整體呈現成長狀態至今。客觀推論產業技術目前處於技術成長期階段
2。
量子電腦之相關專利概況如圖二顯示，相關技術的專利申請數字自2014年開始呈現成長的狀態至2021年，隨後開始有下降的趨勢，公開/公告數則於2015年開始呈現增長狀態至今 3。
(一)、量子電腦近年專利申請與獲證資訊-核准率約43.51%
量子電腦之專利申請與獲證數量如圖三所示，歷年專利申請數量約為7,631件專利，其中已獲證的發明專利為3,320件專利，獲證率為43.51%，而新型專利則有71件，占0.93%。
(二)、全球前五大量子電腦之專利佈局國家或屬地-以美國為主
全球前五大量子電腦之專利佈局國家或屬地如圖四所示，其中以US (美國)為最大屬地，占比達37%，其餘依序為CN (中國)、WO (世界智慧財產權組織)、EP (歐洲專利局)及JP (日本)。
(三)、量子電腦之專利平均維護年期-約為3.95至4.86年
截至2024年，產業中核准且已失效的專利平均被持有3.95年，仍在維護中的專利之平均壽命目前為4.86年。
二、量子電腦相關產業之佈局與所屬競爭者分析
下圖六之等高線圖顯示專利技術的分佈，概述發明的性質，地圖上每一點都代表一件專利，較多的專利聚集處會形成白色山峰，較少的專利聚集處則形成平原或海洋。探勘近年專利技術的發展主要落在：
(1) 量子計算（利用疊加與糾纏等量子性質，進行高效資訊處理的新型計算方式。）
(2) 金鑰（在量子密碼學中，用於加解密與資訊安全的保護機制。）
(3) 解法（透過量子演算法求解傳統電腦難以處理的特定複雜問題。）
(4) 哈密頓量（描述量子系統能量狀態與時間演化的重要數學工具。）
(5) 量子電路（模擬量子運算流程的邏輯電路模型。）
(6) 量子態（描述量子位元存在疊加、糾纏等性質的物理狀態。）
(7) 訊號（傳遞或測量量子資訊所產生的物理量變化。）
(8) 位元（基本資訊單位，量子版本稱為量子位元。）
(9) 層（量子電路中多個邏輯操作堆疊形成的運算結構單元。）
(一)、相關所屬競爭者之技術佈局
圖七至圖八顯示投入該產業技術之標的公司佈局概況。
探勘全世界專利數量TOP3的專利權人，INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORP （美國─國際商業機器公司）以紅色圓點標註，GOOGLE INC.（美國─谷歌）以綠色圓點標註，MICROSOFT TECHNOLOGY LICENSING LLC （美國─微軟）以黃色圓點標註。看出相關標的公司於量子電腦研發相關技術之分佈概況。
而圖九則顯示相關台灣專利權人投入該產業技術之佈局概況，財團法人國家實驗研究院以紅色圓點標註、阿證科技以綠色圓點標註、臺灣大學以黃色圓點標註。
(二)、相關所屬競爭者之引證分析
下表顯示「量子電腦」相關領域中，產業競爭者之TOP 5平均引證分析，其中包含被引證數（Forward Citation，專利被他人引用的次數）與引證數（Backward Citation，引證他人專利的次數）。若專利具較高的被引證次數，代表該項專利的專利範圍較明確完整，亦可能為該領域的基礎、關鍵技術；而較高的引證次數，表示研發人員對於技術有較充分的瞭解，以上兩者皆可保守推論該項專利擁有較佳的品質。以次數為基準，被引證次數最多者為INTEL CORPORATION（美國─英特爾），引證次數最高者為D-WAVE QUANTUM INC. （加拿大─D-Wave系統公司）
| 表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Forward Citation | Backward Citation | ||||||
| Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg.citation | Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg. citation |
| INTEL CORPORATION | 212 | 1,282 | 6.05 | D-WAVE QUANTUM INC. | 162 | 5,085 | 31.39 |
| D-WAVE QUANTUM INC. | 162 | 1,230 | 7.59 | INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORP | 911 | 5,029 | 5.52 |
| GOOGLE INC. | 880 | 1,222 | 1.39 | INTEL CORPORATION | 212 | 4,285 | 20.21 |
| RIGETTI & CO INC | 137 | 1,168 | 8.53 | RIGETTI & CO INC | 137 | 3,418 | 24.95 |
| INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORP | 911 | 1,160 | 1.27 | GOOGLE INC. | 880 | 3,350 | 3.81 |
三、合作專利分類(CPC4)分析
「量子電腦」相關技術中，主要CPC技術分類號前五名多為G06N10/40、G06N10/20、G06N10/00、B82Y10/00及G06N10/60。技術內容涉及「用於操縱量子位元的量子處理器或元件的物理實現或架構，例如量子位元耦合或量子位元控制」、「量子計算模型，例如量子電路或通用量子計算機」、「量子計算，即基於量子力學現象的資訊處理」、「用於資訊處理、儲存或傳輸的奈米技術，例如量子計算或單電子邏輯」、「量子演算法，例如基於量子最佳化、量子傅立葉或阿達瑪變換」等。再者，透過CPC技術分類號的分析，提供給相關技術領域研發者，可利用此分類號更有效率地縮短前案的檢索搜尋，或比較相關前案技術特徵的時間。
| CPC | Definition |
|---|---|
| G06N10/40 | Physical realisations or architectures of quantum processors or components for manipulating qubits, e.g. qubit coupling or qubit control |
| G06N10/20 | Models of quantum computing, e.g. quantum circuits or universal quantum computers |
| G06N10/00 | Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena |
| B82Y10/00 | Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic |
| G06N10/60 | Quantum algorithms, e.g. based on quantum optimisation, quantum Fourier or Hadamard transforms |
四、專利指標分析5
以Derwent Innovation中兩項專利指標，Strategic Importance (戰略重要性)及Domain Influence (領域影響力)來衡量前五大專利權人之專利品質結果如下圖所示。
一、近年相關文獻主要涉及議題6
下圖顯示近20年相關文獻（期刊/會議錄）主要研究之議題為PHYSICS（物理）、CHEMISTRY（化學）、ENGINEERING（工程）、COMPUTER SCIENCE（電腦科學）及SCIENCE TECHNOLOGY OTHER TOPICS（科學技術其他主題）。
針對近年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地中，主要以USA（美國）為主，占40%。
| 註1 | 量子電腦的原理、挑戰與未來衝擊 資料來源 |
| 註2 | 2023-2024年各國專利資料庫由於專利文本有18個月公開期，部分未公告，該數字僅供參考。 |
| 註3 | 2023-2024年各國專利資料庫由於專利文本有18個月公開期，部分未公告，該數字僅供參考。 |
| 註4 | CPC: Cooperative Patent Classification |
| 註5 | Derwent Innovation系統之專利指標系統係透過機器學習模型，藉由將已知的公開數據做為訓練數據，進而獲得衡量專利影響力或其強度，滿分為100。這些計算參數來自專利的訴訟、法律狀態、上下游活動、引用、家族成員狀態、專利申請人的參與情況、專利文本等內容，綜合考慮後對每一件專利進行評估並給予影響力分數及事件預測分數。Strategic Importance (戰略重要性)係為專利權人對於該專利的重視程度，Domain Influence (領域影響力)則為該技術領域中的影響力。 |
| 註6 | 參考相關技術之文獻標題進行統計分析。 |