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量子计算专利申请中的可实施性要求：近期美国专利局上诉案例的启示

美国盛智律师事务所

2024-06-20

导读：在美国专利法中，可实施性（enablement）是一项确保获得专利保护的发明能够被有效传达给公众的要求。

在美国专利法中，可实施性（enablement）是一项确保获得专利保护的发明能够被有效传达给公众的要求。为了使所主张的发明具备可实施性，本领域的技术人员必须能够根据专利披露的内容以及本领域已知信息，无需过度实验（undue experimentation）即可制造或使用该发明。[1] 确定是否需要过度实验取决于Wands案例法中确立的几个因素，包括：(1) 所需实验的量；(2) 所提供指导或指示的量；(3) 是否存在可用实例；(4) 发明的性质；(5) 现有技术水平；(6) 本领域技术人员的相对技能；(7) 该领域的可预测性或不可预测性；以及 (8) 权利要求的范围。[2]

在专利审查中，基于可实施性要求的驳回在生物医药领域和新兴技术领域更为常见。这些领域通常涉及技术特征可行性以及本领域技术人员所掌握知识的不确定性。量子计算就是这样的一个领域，其利用量子物理现象（如叠加和纠缠）来执行复杂的计算任务。近年来，多项针对量子计算专利权利要求的可实施性驳回被上诉至专利审判和上诉委员会（PTAB）。这些案例为专利从业者在量子计算专利申请过程中如何避免和克服可实施性驳回提供了宝贵的启示以及实践指导。

上诉决定

(1) 2023-000069号上诉案（2023年3月7日）

涉案专利申请涉及一种多功能量子节点设备。其中，权利要求 1 如下:

1. 一种多功能量子节点设备，包括：

一个半导体空位量子比特结构；

一个超导量子存储纳米线，与所述半导体空位量子比特结构的自旋状态耦合；以及

一个超导量子比特逻辑电路，与所述超导量子存储纳米线和半导体空位量子比特结构耦合，其中，所述设备为一种混合设备，可用作计算或量子纠缠网络的接口。

审查员以有关多个术语的缺乏可实施性驳回了该权利要求。对此，PTAB予以确认。

第一个缺乏可实施性的术语是“半导体空位量子比特结构”。审查员认为，说明书仅披露了“碳化硅或金刚石中的氮空位中心”，而非“任何材料中的任何半导体空位或形成量子比特的任何半导体材料中的任何空位”。PTAB指出，申请人没有对权利要求的全部范围比说明书所教导的内容更广这一点提出有意义的争辩，也没有解释“说明书教导的内容如何使权利要求的全部范围具备可实施性”。PTAB依据 Trustees of Boston University v. Everlight Electronics Co.[3]一案维持了可实施性驳回。重要的是，PTAB指出，审查员引用证据表明“除说明书提供的少数实例外，制造和使用其它任何东西都存在不可预测性和困难。”换句话说，鉴于该技术领域处于初期阶段（因此具有“不可预测性”)，PTAB的立场是说明书中有限实例的成功无法合理地延申至权利要求的全部范围。

关于“超导量子存储纳米线”这一术语，审查员称，虽然说明书可能教导如何制造和使用“通用纳米线”，但并未教导如何将其作为量子比特使用，因为“单一连续的纳米线不具有作为量子存储器所需的限制特性”。此外，审查员提供了为什么掺杂的超导纳米线区域“不能作为量子存储器”的引用和技术解释。PTAB同意了审查员的观点。与第一个术语的可实施性问题（所主张的范围只有某些有限的部分被认为是可实施的）不同，对于该术语，PTAB认为主张的发明的这一方面根本无法工作。

(2) 2023-002850号上诉案（2024年1月23日）

涉案专利申请涉及一种使用量子纠缠进行深度学习的方法。其中，权利要求 1 如下:

1. 一种方法，包括：

由一个计算设备从多个外部深度学习模型中选择层；

由所述计算设备将所述多个外部深度学习模型中选择的层连接起来以形成核心深度学习模型；

由所述计算设备训练所述核心深度学习模型；以及

由所述计算设备使用量子纠缠将所述核心深度学习模型中的层与所述多个外部深度学习模型中的层同步。

审查员驳回了该权利要求，认为“使用量子纠缠将所述核心深度学习模型中的层与所述多个外部深度学习模型中的层同步”这一限制不具备可实施性。根据审查员的说法，在该专利申请披露的内容中，“没有关于对深度学习层进行量子纠缠的任何具体起始材料或任何条件的描述”。审查员指出，说明书中唯一关于使用量子纠缠的实例涉及使用量子比特，但如何实现这一点并不明确。

PTAB拒绝采纳申请人在上诉时的论点，并维持了审查员的驳回。PTAB解释说，即使所主张的发明允许不使用量子比特，“说明书中仍没有指出任何其它机制来使用量子纠缠在深度学习模型的层之间传递权重，作为同步这些层的过程的一部分”。因此，PTAB同意审查员的意见，认为说明书没有描述实施所主张的发明的任何实际手段，因此缺乏可实施性。

(3) 2023-003447号上诉案（2023年11月30日）

在这一上诉案件中，PTAB推翻了审查员对一项涉及操作量子计算设备以解决组合优化问题的方法的专利申请的可实施性驳回。其中，代表性的权利要求如下：

13. 一种操作量子计算设备的方法，包括：

对所述量子计算设备中的一组一个或多个量子位执行第一相位估计；

在第一相位估计之后，将所述一组一个或多个量子位从第一状态演化到第二状态；

在演化之后，对所述量子计算设备中的所述一组一个或多个量子位执行第二次相位估计；

根据误差标准评估所述第二相位估计的结果；并且

根据对所述第二相位估计结果的评估，确定所述一组一个或多个量子位在所述第二状态下提供的组合优化问题的解决方案是可接受的或是不可接受的。

审查员以权利要求涉及的“操作量子计算设备的方法”缺乏可实施性而予以了驳回。由于该专利申请的说明书披露了“量子处理单元可以是一个或多个……用于量子计算的容错架构”，审查员认定，对权利要求根据说明书进行的最宽泛合理解释包含了“容错量子计算机”。通过引用外部参考文献，审查员发现“创建大型容错量子计算机……还需十年以上的时间”。基于这一发现，审查员认定“申请人未能使所主张的发明的全部范围具备可实施性”，因为“本领域技术人员无法制造和使用容错量子计算机”。

申请人对这一驳回提起上诉，指出权利要求“涉及在量子计算机中操纵量子位的方法，而并非涉及任何类型量子计算机的设备权利要求”。申请人进一步解释说，“申请中的权利要求描述了适用于现有的小规模量子计算机的量子位操作，因此无论正在开发中的先进量子计算机的进展如何，这些权利要求都是具备可实施性的。”

PTAB推翻了审查员的驳回，指出相关先例[4]支持“法律并不期望专利申请披露申请日之后发明或开发的知识”这一主张，并且不能以之后的技术水平作为可实施性驳回的依据。PTAB区分了审查员提供的判例，[5] 认为它们不适用，因为它们涉及现有技术缺乏可实施性的问题，而非后来出现的技术。此外，PTAB指出，未来容错量子计算机是否会侵犯这些权利要求与可实施性问题无关。

讨论

与依赖晶体管组件和标准化架构的传统计算机不同，多种物理系统和配置都在被用于量子计算机的开发。这种方法上的多样性源于对构建量子计算机的最佳方法的持续探索。此外，完全功能量子计算机的一些基本特征，如容错和可靠的纠缠，仍面临关键技术挑战。这些差异实质性地影响了多个Wands因素，例如所需实验的量、现有技术水平、本领域技术人员的相对技能以及该领域的（不）可预测性。因此，与传统计算发明相比，量子计算专利申请可能会受到更深入的审查。

在对具有高度不可预测性的量子计算技术的某一类别寻求专利保护时，如上诉案件（1）中的情况，申请人可能需要提供足够的可用实例来支持所主张的发明的全部范围具备可实施性。这可以通过多个代表该类别的不同实例来实现。此外，也可以通过有限的可用实例以及如何将有限实例的结论合理地延申到整个类别的解释来论证可实施性。如果专利审查员认为此类解释没有说服力，申请人可以提交原始说明书中未描述的证据，包括申请日之后的证据，以支持该解释。

主张特定预期结果（如量子信息的存储或两个量子系统的纠缠）的专利申请可能会受到审查员的质疑，要求证明所要求的功能是可实现的。为了解决这个问题，专利从业者应该主动与发明人沟通，以确定相关领域普通技术人员的水平，并获得证明这一知识和技能水平的文件。这些信息有助于确定说明书中应当包括的合理的细节量，并可在解决潜在的可实施性驳回时作为证据。在本领域技术人员的水平不确定或所主张的功能特别复杂的情况下，从业者可能需要在说明书中纳入更多细节。

了解量子计算最新趋势和发展方向的专利从业者可以为客户的专利申请增加显著的价值。通过披露所主张的发明对当前开发中的系统或未来可能出现的应用场景的潜在适用性，从业者可以证明发明的相关性。当此类信息包含在说明书而非权利要求中时，它能为未来可能的侵权主张提供支持，而不会产生可实施性问题。

[1] 参见United States v. Telectronics, Inc., 857 F.2d 778, 785 (Fed. Cir. 1988)，以及美国专利法35 U.S.C. § 112(a)的相关规定。

[2] 参见In re Wands, 858 F.2d 731, 737 (Fed. Cir. 1988)。

[3] 参见Trustees of Boston University v. Everlight Electronics Co., 896 F.3d 1357 (Fed. Cir. 2018)（“为了具备可实施性，专利说明书必须教导本领域技术人员如何在无需过度实验的情况下制造和使用所主张的发明的全部范围。”）

[4] 参见U.S. Steel Corp. v. Phillips Petroleum Co., 865 F.2d 1247, 1250-51 (Fed. Cir. 1989); In re Hogan, 559 F.2d 595, 605-06 (CCPA 1977)。

[5] 参见Sitrick v. Dreamworks, LLC, 516 F.3d 993 (Fed. Cir. 2020); Trustees of Boston Univ. v. Everlight Electronics Co., LTD, 896 F.3d 1357 (Fed. Cir. 2018)。

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本文作者

邱方舟（Fred Qiu)

律师，硅谷

fqiu@sheppardmullin.com

邱律师擅长专利法的各个领域为客户提供建议，包括战略性专利组合开发、美国专利商标局专利有效性审查程序、美国审判和上诉法院的专利诉讼以及技术交易。邱律师的技术背景包括物理学和电气/计算机工程。通过与各种规模的高科技公司合作，他深入了解量子计算和通信、区块链和Web 3.0服务、人工智能、半导体设计和制造以及网络解决方案等行业的知识产权问题。