حاسب النانو

تشتغل الحواسيب النانوية الإلكترونية بطريقة مشابهة لطريقة عمل الحواسيب الدقيقة الحالية. الاختلاف الرئيسي هو مقياس مادي. يتم ضغط المزيد والمزيد من الترانزستور في رقائق السيليكون مع مرور كل عام؛ شاهد تطور الدوائر المتكاملة القادرة على زيادة سعة التخزين وقوة المعالجة باستمرار. يفرض التركيب الذري للمادة الحد الأقصى لعدد الترانزستورات لكل وحدة حجم. يتفق معظم المهندسين على أن التكنولوجيا لم تقترب بعد من دفع هذا الحد. بالمعنى الإلكتروني ، فإن مصطلح الحواسيب النانوية نسبي. وفقًا لمعايير السبعينيات ، يمكن تسمية المعالجات الدقيقة العادية اليوم بالأجهزة النانوية.

تقوم أجهزة الكمبيوتر النانوية الكيميائية والكيميائية الحيوية بتخزين المعلومات ومعالجتها من حيث الهياكل والتفاعلات الكيميائية. الحواسيب النانوية الكيميائية الحيوية موجودة بالفعل في الطبيعة ؛ تظهر في كل الكائنات الحية. لكن هذه الأنظمة لا يمكن للبشر السيطرة عليها إلى حد كبير. لا يمكننا ، على سبيل المثال ، برمجة شجرة لحساب أرقام pi ، أو برمجة جسم مضاد لمحاربة مرض معين (على الرغم من أن العلوم الطبية اقتربت من هذا النموذج المثالي في صياغة اللقاحات والمضادات الحيوية والأدوية المضادة للفيروسات). من المحتمل أن يستمر تطوير كمبيوتر نانوي كيميائي حقيقي على غرار الهندسة الوراثية. يجب على المهندسين معرفة كيفية الحصول على الذرات والجزيئات الفردية لإجراء عمليات حسابية يمكن التحكم فيها ومهام تخزين البيانات.

قد تستعمل أجهزة الكمبيوتر النانوية الميكانيكية مكونات متحركة صغيرة تسمى nanogears لتشفير المعلومات. مثل هذه الآلة تذكرنا بمحركات تشارلز باباج التحليلية في القرن التاسع عشر. لهذا السبب ، أثارت تكنولوجيا الحواسيب النانوية الميكانيكية جدلاً. يعتبره بعض الباحثين غير عملي. جميع المشاكل الكامنة في جهاز باباج ، حسب الرافضين ، تتضخم مليون مرة في كمبيوتر نانوي ميكانيكي. ومع ذلك ، فإن بعض المستقبليين متفائلون بشأن التكنولوجيا ، وقد اقترحوا حتى تطور الروبوتات النانوية التي يمكن أن تعمل ، أو تتحكم فيها ، أجهزة الكمبيوتر النانوية الميكانيكية.

سيعمل الحاسوب النانوي الكمومي عن طريق تخزين البيانات في شكل حالات كمومية ذرية أو دوران. التكنولوجيا من هذا النوع قيد التطوير بالفعل في شكل ذاكرة إلكترونية واحدة (SEM) ونقاط كمومية. يمكن لحالة طاقة الإلكترون داخل الذرة ، ممثلة بمستوى طاقة الإلكترون أو الغلاف ، أن تمثل نظريًا واحدًا أو اثنين أو أربعة أو ثمانية أو حتى 16 بتًا من البيانات. المشكلة الرئيسية في هذه التكنولوجيا هي عدم الاستقرار. يصعب التنبؤ بحالات طاقة الإلكترون الآنية بل ويصعب التحكم فيها. يمكن أن يسقط الإلكترون بسهولة إلى حالة طاقة منخفضة ، مما يؤدي إلى إصدار فوتون ؛ على العكس من ذلك ، يمكن للفوتون الذي يصطدم بذرة أن يتسبب في قفز أحد إلكتروناته إلى حالة طاقة أعلى.