纳米技术不但能使传统的微加工技术达到更高的程度，同时这项技术本身正试图以一种与以往不同的方法来制造电子元件。传统的制造方法都在努力把大的东西做小，而纳米技术却要从底部出发，即由极小的分子元件组装成大的器件。这种由小到大的方法被认为是未来的发展方向，下面就让我们看看纳米技术是如何打造超级电脑的。
分子计算机
现代的电子计算机是根据二进制的原理制造的，就是说计算机内所有的数据指令都是以二进制表达的。
什么是二进制呢？我们通常使用的计数方式是十进制，用的是0～9这10个数字来表示数的大小，而二进制只用0和1这两个数字来表示数。大家知道这个就可以了，以后有机会还可以学到更多关于二进制的问题。二进制数用在计算机中进行加减乘除的运算非常方便。一个晶体管可以用两种状态，即打开和关闭，用打开状态代表1，用关闭状态代表0。分子中的化学键也可以有链接和断开两种状态。可不可以利用分子中化学键的开和关制造分子大小的开关，进而制造计算机呢？
美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家就发明了一种新型分子开关，使分子计算机又向前迈进了一步。这一发明被选为“2000年世界十大科技进展”之一。
据报道，这种分子开关非常的细，以一种叫套环烃的物质为基础制成。它包括衔接在一起的两个小环，每个小环由原子连接而成。这两个小环以互锁的方式衔接，类似于一小段链条。每个小环上都有两个叫做“识别位置”的结构，它们能够相互发生电化学作用。
现有的计算机基于二进位制，以晶体管的开和关状态来表示二进制的0和1。分子开关则有特殊的开和关状态。当一个电脉冲通过套环烃分子时，其中一个环失去一个电子并绕另一个环转动，这时分子开关处于“开”状态。失去电于的环重新得到原来的电子，则使开关处于“关”状态。套环烃开关能够反复被打开和关闭，且能在常温和固态下工作。实现分子开关的“开”和“关”状态，相当于制造出了用于电子计算机的最简单的逻辑门。逻辑门是现有计算机中央处理器工作的基础。
接下来，科学家们还需要研制出合适的导线，以将分子开关连接起来，并通过整体设计将其开发成计算机元件。他们认为纳米碳管有可能是理想的导线材料。
领导该项研究的科学家詹姆斯·希斯认为，将来的分子芯片有可能可以做到只有尘埃或沙粒那么大。由这种芯片制成的计算机有可能被编织到衣服里。
2印1年7月，一群惠普公司和洛杉矶加州大学的研究人员在报告中说，他们已成功制造了厚度仅相当于一粒分子的初步电路逻辑闸。而目前，其他小组如耶鲁大学和里斯大学的研究者们也准备宣布他们已成功制造了这种分子电路的其他基本计算部件。据他们说：他们已迈出重要的一步，超过了惠普和洛杉矶加州大学的研究者们。
在7月份的示范中，那个分子闸可移人“开”或“关”的位置，但不能返回原位。但是耶鲁和里斯大学的研究小组说，他们能够控制分子闸的开关，这是表述0和1的必要步骤。惠普实验室的科学家说他们在制造宽度少于12个原子的传导电线组中迈出了重要的一步，这是把分子开关连结起来的决定性步骤，有朝一日，它可使电脑的运算速度比现在快许多倍。
据悉，某些在高度保密环境下工作的实验室，正在其他方面取得进展。其中一个实验室正在研制一种分子装置，它可储存随机存取数据。
如果成功制造出分子记忆装置，将来只需花费几美元费用，就可获得巨大的贮存容量。一项近期可实施的应用方式，可能是把整部具有数码影碟质量的电影，储存在一个比普遍半导体芯片还小很多的空间里。在2～5年内，将会看到具有实用功效并投入运作的电路。
分子计算机运行所需的电力比现有计算机大大减少，这将使它的功效达到目前硅芯片计算机的百万倍。而且，分子计算机能够安全保存大量数据，使用它的用户可不必进行文件删除工作也可保持可用空间。此外，分子计算机还有希望免受计算机病毒、系统崩溃和碰撞等故障的影响。
光子计算机
1990年，美国的贝尔实验室推出了一台由激光器、透镜、反射镜等组成的电脑。这就是光子计算机的雏形。光子计算机又叫光脑。电脑是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列来对信息进行处理的。与电脑相似的是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。
电脑的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光子在这两个方面都很理想。光子的速度即光速，为每秒30万千米，是宇宙中最快的速度，激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的1000倍。光子不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它们之间也不会相互影响，并且在不满足干涉的条件下也互不干涉。光束的这种互不干涉的特性，使得光脑能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块截面为5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有电话电缆的许多倍。贝尔实验室研制成功的光学转换器，在印刷字母O中可以装入2000个信息通道。因此，电子工程师们早就设想在电脑中使用光子了。
光脑的许多关键技术，如光存储技术、光互联技术、光电子集成电路等目前都已获得突破。光脑的应用将使信息技术发展产生飞跃。
生物计算机
电脑的性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。科学家发现，蛋白质有开关特性，用蛋白质分子做元件制成的集成电路，称为生物芯片。使用生物芯片的计算机称为生物计算机。已经研制出利用蛋白质团来制造的开关装置有：合成蛋白质芯片、遗传生成芯片、红血素芯片等。
用蛋白质制造的电脑芯片，在1平方微米面积上可容纳数亿个电路。因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以存储容量可达到普通电脑的10亿倍。蛋白质构成的集成电路大小只相当于硅片集成电路的10万分之一，而且运转速度更快，只有10～11秒，大大超过人脑的思维速度；生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息速度也比人脑思维速度快。
生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，而且具有生物的特点，具有自我组织和自我修复的功能。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。把生物芯片植入人的脑内，可以使盲人复明，使人脑的记忆力成千上万倍地提高；若是植入血管中，则可以监视人体内的化学变化，可以预防各种疾病的发生。
美国已研究出可以用于生物电脑的分子电路，它由有机物质的分子组成，只有现代电脑电路的千分之一大小。
