一、量子信息技术
量子计算机 德国德累斯顿工业大学观察到沿拓扑绝缘体晶体表面沟道的电流(沟道宽度小于1纳米，沿晶格原子台阶延展，下图)，电流能在沟道内畅通无阻流动，但电荷不能在沟道之间运动。这种在晶体表面用原子台阶定义的一套电线，能显著减少电能损耗和产热，可用于新型信息处理(如自旋电子学或量子计算)。
量子器件美国在量子传感器、澳大利亚在量子光学硬盘驱动器、英国量子雷达原型机、丹麦量子机械混频器(可用于导航和基于光技术的太空探索的锶原子钟)都获进展。
量子基础研究 瑞士、德国有喜人成果。
二、光学与激光技术
光学材料 美国伯克利•劳伦斯国家实验室和加州大学伯克利分校可预测超材料非线性光学性质的模型为某些超材料具有负折射率创造了条件。超材料可用于二维超级透镜(将光学显微镜精度提高10倍，看见DNA尺度的物体)、先进传感器、新型聚光镜(制作更高效太阳能聚集器)、使用光信号处理信息的计算机和电子产品、隐形斗篷等(下图)。
定向能武器 美国空军研究实验室电磁脉冲武器“反电子设备高功率微波先进导弹项目”(CHAMP)携带的小型发生器发射的微波以高精准度指向并烧毁电子设备。
此外在发光器件、光源、激光加工、光数据处理与传输、光谱测量、成像、显示、照相机和摄像机、光学传感器领域，美国、德国、荷兰、日本、瑞士、瑞典、意大利和希腊、韩国、以色列、印度、法国均各有建树。
三、太赫兹技术
美国得克萨斯大学研制的让夜视、热成像产品用得起的太赫兹器件可探测电磁波以在近10太赫兹波段创建图像，像素更少的该芯片能廉价量产，用途是：夜晚驱车时成像道路附近的动物、成像黑夜中的入侵者、为夜间徒步旅行提供照明，估计房间内人员数量以更好地控制供暖、空调和照明，其它任务(如寻找覆盖在混凝土或墙壁下的管道)，为利用频谱的红外部分提供极强工具。
此外，美国还在可增进太赫兹数据传输的新型频率过滤器、产生可用于爆炸物和毒品监测的宽带太赫兹辐射、控制太赫兹通信的可打印滤光器(下图)方面有所斩获。
四、脑认知研究与人工智能
意志超越身体——美国俄亥俄州立大学发现大脑皮层是肌肉增强/衰弱的关键决定因素，心理意志因素对减少戴石膏模者肢体的肌肉丧失至关重要：通过心理意向实验对大脑皮层区域定期激活可弱化肌肉萎缩且充分激活肌肉。美国麻省理工学院发现大脑成像可能有助于预测未来行为。德国马克思•普朗克研究院生物控制论研究所用放在头上的电极测量大脑电活动，观察细胞放电图谱从而读取大脑活动。
此外，在人机接口、用图形描绘思维、纳米管自组织模拟人工智能、脑阅读、着色法呈现大脑的电路图、具有反射性意识的机器人、用驾驶员大脑信号从地面控制无人机、新一代磁记忆(计算机中作为突触使用)物理机制、解释视觉皮质中神经细胞连接形成机制的计算机模型等领域，德国、美国各有建树。
