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)。

激光武器   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。

五、物质-场相互作用

德国慕尼黑大学用激光高精度控制纳米粒子运动：用激光光束以空前精度操纵两个半球性质不同的合成 “雅努斯”纳米粒子移动，形成光控微型升降机。具有两面性的该粒子能形成特殊结构、合成新型材料，在药物递送、生物传感、太阳能电池、工业催化剂以及视频播放器等领域有广阔应用前景。

此外，奥地利、美国在激光脉冲以阿(10的负18次方)秒精度跟踪金属中电子运动、观察两个原子的光-物质相互作用、用高分辨率光谱学控制物质等领域也各有发现。

六、有应用前景的其它物理发现与现象

德国柏林工业大学与美因兹约翰尼斯古腾堡大学联合荷兰和瑞士团队发现，称为斯格明子的小磁体(纳米尺度漩涡)有质量。这些薄磁层内磁漩涡的未来应用为数据处理和存储替代信息媒介，这种比特可更密集地存储和更可靠地传输。

此外，在波粒二象性(下图)、空间各向同性、随机性性质、汞-碲纳米晶体性质、超导性观察、宏观量子态观察等领域，美国、德国、法国、波兰、荷兰、加拿大、西班牙均有进展和发现。

七、实用设备发展

美、法为解决微电子装置内部过热问题做出了不懈努力：美国南加利福尼亚大学用装置内部材料作为其自己的温度计，研发了一种方法确定其内部的实际温度;美国伊利诺伊大学工程学院用热导率为铜5倍的钻石作为散热器，结合碳化硅作为普通射频器件的替代材料用于高功率射频器件;法国巴黎综合理工学院发现在石墨烯和其它二维材料中，热可以跨越很长距离作为波扩散，就象声波在空气中那样。

此外，在可穿戴装置、电池(电极)、材料(材料分析、石墨烯、纳米地震、玻璃耐用性、抗裂金属、多模成像)、放射性探测、显示技术(柔性触摸屏)、二维磁性传感器、网络物理制造系统、液体皮肤红外伪装带、仿生微系统、具有人类灵感的机器人、4D打印等领域，美国、韩国、澳大利亚、意大利、德国成就显著。

八、科研管理、方法论

瑞士苏黎世联邦理工大学提出，文章引用量或许不是量度科学影响力最恰当的方法。

美国西北大学证明，创造性可能与过滤、隔绝或钝化“不相关”感官信息相关。

美国芝加哥大学的研究表明，越接近几乎完成(但常常琐碎)的工作，人们出于焦躁情绪越不能容忍实际有利于他们的打断，这使得他们谢绝或延误机遇。

九、实用物理技术

在会话无人机、湍流、仿生眼、涡轮发动机转子、柔性制造、复合材料制备、红外对抗系统、激光测距仪、头盔显示器、激光测距系统、纤维增强塑料注塑成型内燃机部件等方面，美国、澳大利亚、法国、德国、英国、以色列均有新的进展。

十、太空与航天

英国牛津大学用世界最强大的激光设施在实验室中创造出超新星爆发(如仙后座A，残留物是外表美丽的稠密热尘埃和气体云，其不规则多节结构意味着存在极强磁场)的微小版本。

美国加州大学伯克利分校的量子信息工具可探测由暗物质粒子的效应引发的空间畸变。

来源：航空工业信息网、潮息街公众号、战略前沿技术，作者： 戴海燕