2013年，各国科学家在信息与通信技术领域取得诸多突破性研究成果，主要展现在以下几个方面：脑科学技术成为研究新热点，节能计算技术精彩纷呈，量子信息技术研究成果丰硕，光子学应用研究新成果不断，5D数据存储技术问世，声学研究攀上新高峰，微型设备制作技术取得长足进步。
脑科学技术成为研究新热点。美国科学家开发出的“CLARITY”新型大脑成像技术，有望从根本上改变大脑的实验室研究方式。与以往的脑成像技术相比，该技术可对大脑组织进行多次不同标记、清洗，实现大脑重复成像。虽然这项技术可将诸如特定大脑区域中神经元数量计算等任务的处理速度提升100倍，但目前只局限于少量的组织，处理直径为4毫米的小鼠大脑尚需要约9天的时间。美国研究人员首次成功研制出一种两个人脑之间的远程通信技术，通过互联网传送脑波信号来控制其他人的手部运动，开辟了除语言之外的人脑间信息传递方式。瑞士和美国的研究人员成功研制出一种能实时模拟大脑处理信息的新型脑神经形态芯片，这是首个大小、处理速度和能耗方面都可与真实大脑相媲美的实时硬件模拟神经电路，有助于创建与周围环境实时交互的复杂认知系统。
节能计算技术精彩纷呈。美国科学家利用“缺陷免疫设计”方法克服了创建碳纳米管复杂电路的难题，制作出首台碳纳米管计算机，有望取代硅芯片计算机，开创尺寸更小、速度更快且能耗更低的新一代电子器件。利用上述方法制作的碳纳米管计算机包含178个碳纳米管晶体管，其碳纳米管处理器由142个晶体管组成，每个晶体管又由10～200纳米长的碳纳米管组成。这种处理器的性能相当于1971年英特尔公司发布的首台微处理器，使得此碳纳米管计算机可执行计数和数字排序等简单任务。虽然这种碳纳米管计算机还不够成熟，但其制作技术表明了碳纳米管半导体电子产品工业化批量生产的可能性，突显了碳纳米管在复杂计算系统设计中的潜力。美国和奥地利科学家联合，首次研制出一种单光子控制的全光晶体管，利用单光子控制该光开关的打开和关闭，实现通过一条光束控制另一条光束传输的方法，有望使传统计算机和量子计算机从中受益。IBM公司的研究人员成功研制出一种电子血液驱动的计算机原型，向创建可精确模拟人脑的低功耗计算机迈进了一步。这种电子血液既能为计算机提供运行能量，也能起到降温的作用，类似于人脑中血液的功能。美国科学家利用具有特殊性质的稀有贵金属钽创建了功耗为硅晶体管1/1000的纳米磁开关，可替代当今计算机中的传统硅晶体管，改变了现代电子学的基石。
量子信息技术研究成果丰硕。在量子密码方面，我国科学家利用与美国科学家联合开发的高效低噪声上转换单光子探测器，在国际上首次实现了测量器件无关的量子密钥分发，成功解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，提高了现实量子密钥分发系统的安全性。加拿大科学家利用双光子干涉技术开发了一种新型量子加密方法，从原理上验证了量子密钥分发对探测攻击的免疫可能性。加拿大科学家打破了量子计算机在室温下25秒的信息存储时间记录，利用由硅材料制作的固态存储系统将量子态在室温下的存储寿命提高到39分钟，突破了创建超快量子计算机的一个主要障碍，开辟了量子相干信息在室温下真正长期存储的可能性。荷兰科学家利用“量子显微镜”首次拍摄到受激氢原子的电子轨道，这项技术将有助于直观地展示粒子的量子特性，推动原子和分子尺度微电子技术的发展。
光子学应用研究新成果不断。德国科学家根据电磁诱变透明原理成功研制出一种固态相干光存储器，将经典光脉冲的持续存储时间首次提高到分钟量级。这项研究成果为光量子存储器的创建奠定了稳固的基础，推动了从量子通信网络到量子计算的诸多量子信息处理技术的发展。美国物理学家首次创建了由两个光子组成的“光分子”，当成对的光子穿过超冷原子气体时，光子电磁场间的相互作用力使两个光子相互束缚，进入量子纠缠态，这项技术可使传统计算机和量子计算机能够利用光子进行编码和信息处理。
5D数据存储技术问世。英国科学家首次利用飞秒激光和纳米结构化的玻璃实现了5D数据的记录和存储，这项存储技术通过熔融石英上创造的自组装纳米结构记录数据，在由这些纳米结构的三维位置、尺寸和方向组成的五个维度上实现信息编码。与现有存储技术相比，该5D光存储技术具有空前的优势，如单盘存储容量可达360太字节、耐热温度可达1000℃、寿命几乎无限。存储技术领域的另一大进展是，德国科学家创建了世界上最小的单原子比特磁存储器，不仅开辟了制作更高密度计算机存储器的可能性，还为量子计算机的创建奠定了基础。科学家利用在接近绝对零度的低温情况下量子系统的对称性，来消除单原子和基底电子间的量子力学相互作用，成功地将位于铂基底上单个钬原子的磁自旋取向维持了10分钟，与之前的原子系统相比提高了数十亿倍。
声学研究攀上新高峰。日本科学家利用声子的受激辐射放大制作了首个全声子模的声子激光器，其工作频率约为1.7兆赫，可通过与声子波导耦合来传送和使用所产生的声波。这种利用声波振动产生激光的声子激光器比同频率下光子激光器的辐射波长短，有助于提高断层扫描、超声和其他成像技术的分辨率。因其能像光子激光器那样发射强方向性的相干声波，该声子激光器也可应用于纳米机械发动机或基于声波的通信网络中。鉴于光学激光器的应用研究历史，未来声子激光器将拥有出乎意料的应用前景。
微型设备制作技术取得长足进步。美国科学家利用高能激光脉冲和固态靶源之间的相互作用制作了一种微型中子源，其强度和聚焦性已达到材料缺陷检测的要求，为利用中子源制作低成本、便携的材料特性分析工具开辟了新方向。美国和德国科学家在制作低成本、微型化X射线源方面也取得了重大的进步，这两组研究人员利用尺寸比射频粒子加速器中参数小得多的纳米光栅来产生电磁场，进而首次从实验上实现加速度高于传统加速器的可见光波段电子加速技术。这项技术可用于制作实验室规模的微型化粒子加速器，推动多功能X射线源、粒子实验和医疗设备的发展。
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