[논문 리뷰] Quantum Technologies: A Review of the Patent Landscape

M. Edington Alex|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 03.

Quantum Computing Algorithms and Architecture참고 문헌 24인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 2015년에서 2023년까지의 양자 기술에 대한 포괄적인 특허 지도 분석을 제시하며, 인공지능 기반 분류 체계와 학술 문헌을 활용해 48,577건의 특허를 분석하여 기술적 추세를 맵핑한다. 분석 결과, 양자 컴퓨팅, 나노기술, 양자 암호화 기술이 주요 혁신 분야로 나타났으며, 북미가 연구개발(R&D) 분야에서 선도하고 있다. 또한 양자 센싱 및 초전도 장치와 같은 신규 분야는 점점 더 빠른 성장을 보이고 있다.

ABSTRACT

Quantum Technologies is a term that is getting broader with every passing year. Nanotechnology and electronics operate in this realm. With the invention of industry-disrupting algorithms like Shor's algorithm that can break RSA encryption on a quantum computer and Quantum Key Distribution, which offers unconditional security in theory, investment is pouring in. Here we taxonomize and analyze 48,577 patents in this area from 2015 to present captured with a comprehensive query in Relecura's patent database. The author's subject experience, along with the company's AI-based tools and scholarly literature, were utilized to make this highly subjective choice of taxonomy. Though most Patent Landscape Analysis Reports consider a single technology, geography, or company, we have tried to give a holistic overview of these technologies as a whole due to their collaborative and intertwined nature. The physics of each technology and its role in the industry is briefly explained where possible.

연구 동기 및 목표

• 다양한 상호연결된 영역을 포함하는 대규모 특허 분석을 통해 양자 기술의 변화하는 지도를 맵핑하기 위해.
• 양자 기술 분야에서 혁신을 이끄는 주요 기술적 추세, 주요 국가, 주요 소유자(등록자)를 특정하기 위해.
• 다학제적이고 상호연결된 성격을 반영하는 양자 기술 분야의 전문 분야 분류 체계를 개발하기 위해.
• 인공지능 기반 도구와 학술 문헌이 신기술 분야의 특허 분류 정확성과 깊이를 향상시키는 데 기여하는 방식을 평가하기 위해.
• 단일 기술 또는 단일 지리적 범위에 국한되지 않고, 실제 연구개발 협업과 융합을 반영하는 포괄적인 양자 기술 혁신의 전반적 시각을 제공하기 위해.

제안 방법

• 2015년에서 2023년까지의 양자 기술 관련 특허 48,577건을 확보하기 위해 Relecura의 인공지능 기반 데이터베이스를 활용한 포괄적인 특허 검색을 수행하였다.
• 전문 분야 전문가의 지침을 반영한 맞춤형 분류 체계를 적용하여 핵심 분야인 나노기술, 양자 컴퓨팅, 양자 암호화, 그리고 신규 기술 분야에 걸쳐 특허를 분류하였다.
• 학술 문헌의 통찰력과 영역 전문 지식을 통합하여 분류 정확성을 향상시키고 기술적 발전의 맥락을 명확히 하였다.
• 특허의 지리적 분포를 분석하여 주요 국가 및 소유자를 파악하고, 북미의 선도적 위치와 양자 컴퓨팅 및 암호화 분야의 주요 플레이어를 부각시켰다.
• 문헌 기반 분석(bibliometric analysis)을 통해 특허 성장률, 기술적 초점 이동, 연구개발 투자 지표 등을 포함한 혁신 추세를 추적하였다.
• 양자 점토, 양자 안일링, 오류 보정, 양자 열쇠 분배 등 하위 기술을 구분하는 다층적 분류 체계를 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2015년에서 2023년까지의 특허 활동 기반으로 볼 때, 양자 기술 분야에서 지배적인 기술 분야는 무엇인가?
• RQ2 국가별 및 주요 소유자별로 양자 기술의 특허 추세는 어떻게 다름을 보이며, 이는 글로벌 혁신 리더십에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 양자 컴퓨팅, 나노기술, 양자 암호화 기술은 특허 제출에서 얼마나 상호연결되어 있으며, 이는 기술 융합을 어떻게 반영하는가?
• RQ4 특허 지도에서 어떤 신규 기술 분야가 주목받고 있으며, 이는 현재의 연구개발 우선순위와 어떻게 일치하는가?
• RQ5 인공지능 기반 도구와 전문가의 코딩이 복잡하고 다학제적인 기술 분야에서 특허 분류의 정확성과 깊이를 얼마나 향상시키는가?

주요 결과

• 양자 컴퓨팅과 나노기술이 가장 활발한 특허 활동을 보이며, 특히 양자 안일링과 오류 보정 분야에서 강력한 성장을 보이고 있다.
• 북미가 양자 기술 특허 분야에서 선도하고 있으며, 특히 미국의 기술 기업과 정부 주도 연구개발 이니셔티브가 주요 원동력이다.
• 양자 열쇠 분배(QKD)는 성숙도가 높고 급속도로 성장하는 양자 암호화 분야의 핵심 분야로, 양자 이후 보안 솔루션에 대한 높은 관심을 반영하고 있다.
• 초전도 장치 및 양자 센싱과 같은 신규 기술 분야는 점점 더 주목받고 있으며, 증가하는 특허 제출 수치는 초기 상용화 잠재력을 시사하고 있다.
• 인공지능 기반 도구와 전문 지식의 통합은 복잡하고 다학제적인 양자 기술 특허의 분류 정확성을 크게 향상시켰다.
• 특허 지도는 특히 나노기술과 반도체 장치 간의 높은 수준의 기술 융합을 드러내며, 상호보완적인 혁신 경로를 시사하고 있다.