Um nanocomputador é um computador cujas dimensões físicas são microscópicas. O campo da nanocomputação faz parte do campo emergente da nanotecnologia . Vários tipos de nanocomputadores têm sido sugeridos ou propostos por pesquisadores e futuristas.
Nanociputadores eletrônicos operariam de forma semelhante ao modo como os microcomputadores atuais funcionam. A principal diferença é a da escala física. Cada vez mais transistores são espremidos em chips de silício a cada ano que passa; veja a evolução dos circuitos integrados (IC s) capazes de aumentar cada vez mais a capacidade de armazenamento e a potência de processamento. O limite máximo do número de transistores por unidade de volume é imposto pela estrutura atómica da matéria. A maior parte dos engenheiros concorda que a tecnologia ainda não chegou perto de atingir esse limite. No sentido eletrônico, o termo nanocomputador é relativo. Nos padrões dos anos 70, os atuais microprocessadores comuns podem ser chamados de nanodispositivos.
Nano processadores de nanocomputadores químicos e bioquímicos armazenariam e processariam informações em termos de estruturas químicas e interações. Os nanocomputadores bioquímicos já existem na natureza; eles são manifestos em todos os seres vivos. Mas estes sistemas são em grande parte incontroláveis pelos seres humanos. Não podemos, por exemplo, programar uma árvore para calcular os dígitos de pi , ou programar um anticorpo para combater uma determinada doença (embora a ciência médica se tenha aproximado deste ideal na formulação de vacinas, antibióticos e medicamentos antivirais). O desenvolvimento de um verdadeiro nanocomputador químico irá provavelmente prosseguir em linhas semelhantes às da engenharia genética. Os engenheiros devem descobrir como obter átomos e moléculas individuais para realizar cálculos controláveis e tarefas de armazenamento de dados.
Nanoocomputadores mecânicos usariam pequenos componentes móveis chamados nanogears para codificar a informação. Tal máquina faz lembrar os motores analíticos de Charles Babbage do século XIX. Por esta razão, a tecnologia dos nanocomputadores mecânicos gerou controvérsia; alguns pesquisadores consideram-na impraticável. Todos os problemas inerentes ao aparelho de Babbage, segundo os opositores, são ampliados um milhão de vezes em um nanocomputador mecânico. No entanto, alguns futuristas são otimistas quanto à tecnologia, tendo mesmo proposto a evolução de nanorobots que poderiam operar, ou ser controlados por nanocomputadores mecânicos.
Um nanocomputador quântico funcionaria armazenando dados sob a forma de estados quânticos atômicos ou spin. Tecnologia deste tipo já está em desenvolvimento na forma de memória monoelectrónica (SEM) e pontos quânticos. O estado energético de um elétron dentro de um átomo, representado pelo nível de energia do elétron ou shell, pode teoricamente representar um, dois, quatro, oito, ou mesmo 16 bits de dados. O principal problema com esta tecnologia é a instabilidade. Os estados instantâneos de energia dos electrões são difíceis de prever e ainda mais difíceis de controlar. Um elétron pode facilmente cair para um estado de menor energia, emitindo um fóton; inversamente, um fóton que atinja um átomo pode fazer com que um de seus elétrons salte para um estado de maior energia.