北大的量子电子学研究处于世界领先地位，主要从事原子钟与量子频标、量子器件与卫星激光通信、冷原子物理、光频标与精密光谱测量、磁共振与生物电子学等研究，并拥有量子信息与测量教育部重点实验室。量子电子研究所在在涉及航天、通讯和国防关键技术的“原子钟”领域连续取得突破性进展：
——研制成功我国（也是世界上）第一个长期连续运转的光抽运铯原子钟和铷原子钟，已被选做我国第二代卫星导航系统的核心部分；
——是国内唯一能够稳定地实现“玻色－爱因斯坦凝聚”的单位，可用于未来高精密原子
钟与量子计算机；
——是国际上仅有的8个获得了脉冲原子激光的单位之一；
——是国际上仅有的2个获得了连续原子激光的单位之一（另一个是德国马克斯普朗克量子光学研究所）。
这一系列进展，在航天器、远距离通信以及精确制导方面有着广阔的应用前景。 北大计算语言学研究所在俞士汶教授的带领下重点研究计算机
语言学基础理论与资源、自然语言理解与机器翻译、信息检索与提取等。北大计算机语言学研究一直保持了文理结合、多学科交差的学术风格和研究特色（计算机科学、语言学、信息技术、数学与统计学），已形成系列化的研究方向和人才优势，已经取得的一系列成果，在国内外学术界和产业界产生了广泛的影响并取得显著的效益。 北大计算机科学技术研究所是在中科院院士、中国工程院院士、第三世界科学院院士、著名计算机专家王选教授的领导下于1977年成立的，研究所拥有文字信息处理技术国家重点实验室。王选教授领导研制的“计算机激光排版系统”引发了我国印刷出版业“告别铅与火、迎来光与电”的技术革命。在由95位院士推荐评定的25项“二十世纪我国重大工程技术成就”中，计算机所的“激光排版系统”仅次于举全国之力完成的“两弹一星”排名第二。王选院士也因此荣获 2001 年度国家最高科学技术奖，这是全国高校第一位获得的国家最高科技奖的教师。
北大通信学科由光纤通信国家重点实验室、卫星通信与无线通信实验室组成。光纤通信、卫星通信和无线通信三种通信方式构成了完整的通信网，可实现任何地点、任何时间、任何人之间的通信。北大通信学科致力于下一代网络技术的研究，在不久的将来传统的电信网、广播电视网和计算机网络将融为一体，数字电话与数字电视将会跟计算机一样很方便的上网。
北大计算机学科由软件研究所、计算机系统结构研究所、网络与信息系统研究所、计算语言学研究所、智能科学系、数字媒体研究所、计算机科学技术研究所共7个系所单位组成。北大计算机学科无论从取得的成就、培养的人才还是到学科实力都具有绝对的领先优势，全国其他高校无法望其项背，北大堪称我国计算机科学的祖庭。
