Una nanocomputadora es una computadora cuyas dimensiones físicas son microscópicas. El campo de la nanocomputación forma parte del campo emergente de la nanotecnología. Los investigadores y futuristas han sugerido o propuesto varios tipos de nanocomputadoras.
Las nanocomputadoras electrónicas funcionarían de manera similar a como funcionan las microcomputadoras actuales. La principal diferencia es de escala física. Más y más transistores se comprimen en chips de silicio con cada año que pasa; Sea testigo de la evolución de los circuitos integrados (CI) capaces de aumentar la capacidad de almacenamiento y la potencia de procesamiento. El límite último al número de transistores por unidad de volumen lo impone la estructura atómica de la materia. La mayoría de los ingenieros están de acuerdo en que la tecnología aún no se ha acercado a superar este límite. En el sentido electrónico, el término nanocomputadora es relativo. Según los estándares de la década de 1970, los microprocesadores ordinarios de hoy en día podrían llamarse nanodispositivos.
Las nanocomputadoras químicas y bioquímicas almacenarían y procesarían información en términos de estructuras e interacciones químicas. Las nanocomputadoras bioquímicas ya existen en la naturaleza; se manifiestan en todos los seres vivos. Pero estos sistemas son en gran parte incontrolables por los humanos. No podemos, por ejemplo, programar un árbol para calcular los dígitos de pi, o programar un anticuerpo para combatir una enfermedad en particular (aunque la ciencia médica se ha acercado a este ideal en la formulación de vacunas, antibióticos y medicamentos antivirales). Es probable que el desarrollo de una verdadera nanocomputadora química avance en líneas similares a la ingeniería genética. Los ingenieros deben descubrir cómo hacer que los átomos y moléculas individuales realicen cálculos controlables y tareas de almacenamiento de datos.
Las nanocomputadoras mecánicas utilizarían pequeños componentes móviles llamados nanoengranajes para codificar la información. Esta máquina recuerda a los motores analíticos de Charles Babbage del siglo XIX. Por esta razón, la tecnología de nanocomputadoras mecánicas ha suscitado controversias; algunos investigadores lo consideran inviable. Todos los problemas inherentes al aparato de Babbage, según los detractores, se multiplican por un millón en una nanocomputadora mecánica. Sin embargo, algunos futuristas son optimistas sobre la tecnología, e incluso han propuesto la evolución de nanorobots que podrían operar o ser controlados por nanocomputadoras mecánicas.
Una nanocomputadora cuántica funcionaría almacenando datos en forma de estados cuánticos atómicos o espín. La tecnología de este tipo ya está en desarrollo en forma de memoria de un solo electrón (SEM) y puntos cuánticos. El estado de energía de un electrón dentro de un átomo, representado por el nivel o capa de energía del electrón, puede representar teóricamente uno, dos, cuatro, ocho o incluso 16 bits de datos. El principal problema de esta tecnología es la inestabilidad. Los estados instantáneos de energía de los electrones son difíciles de predecir e incluso más difíciles de controlar. Un electrón puede caer fácilmente a un estado de menor energía, emitiendo un fotón; a la inversa, un fotón que golpea un átomo puede hacer que uno de sus electrones salte a un estado de mayor energía.