更新时间：2023-03-25 20:31
纳米计算机指将纳米技术运用于计算机领域所研制出的一种新型计算机。“纳米”本是一个计量单位，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子合在一起，就可以造出芯片。大大降低了生产成本。
“纳米”是一个微小的计量单位，一个纳米等于10^-9米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。
纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步；把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。
首先，纳米计算机是一种体积小、反应速度快的的计算机；纳米计算机可以应用到微型机器人中。
的确，纳米技术指明了二十一世纪计算机发展的未来。首先，专家们预测，在今后十年内，芯片生产技术将达到极限。随着芯片上集成的晶体管数量越来越接近极限，集成电路的性能将越来越不稳定。其次，经济因素也将使芯片制造业走到尽头。据测算，到2010年，建造一个大型芯片生产厂将需要近500亿美元。如此庞大的造价连英特尔公司也不堪负担。一个芯片生产厂的造价大约是20亿美元。
相比之下，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子合在一起，就可以造出芯片。芯片制造商将因此而节省数百万美元的生产成本，同时将芯片的价格将急剧下降，以至于日用电子设备－－甚至玩具－－都能够采用功能强大的微处理器。
威廉斯对自己的研究项目信心十足。他表示，只要实验室的同仁们和加州大学洛杉矶分校、伯克利分校的科学家们密切合作，一定能在今后两年之内研制出能够容纳16个字节（相当于16个英语字母）数据的分子内存芯片。这种内存芯片上有由纳米级导线组成的栅格，在每个导线相交的节点上有一个分子“开关”。这些开关将决定信息在栅格中的存储和通信线路。最引人注目的是这种微型导线栅格和开关可以一同放置到化学溶液中，让开关自动粘附到栅格上，从而省去昂贵的生产过程。
这个研究小组在美国《科学》杂志上发表了一篇研究报告，讨论纳米技术在计算机生产上应用前景。下个月，这个小组将在《科学》杂志上发表一篇后续报告，阐述他们的最新研究成果。上个星期，威廉斯的研究小组获得了美国国防尖端研究项目署（DARPA）提供的一笔400万美元的科研资金。
作为在纳米尺度范围内，通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，纳米科技的研究发展，涉及了现代物理学、化学、电子学、建筑学、材料学等领域，受到了各发达国家的高度重视。在美国国内，各著名高等学府，如宾州大学、耶鲁大学、哈佛大学和斯坦福大学都有研究小组在从不同的角度进行研究。
但是唯有惠普公司与加州大学两所分校的合作项目赢得了DARPA的青睐。DARPA项目经理比尔·华伦说：“他们的研究成果最有价值，给我留下了深刻的印象。”他预计威廉斯的研究小组只需要不到两年的时间就能完成这个课题的研究，并最终向世界证明分子也能计算。
在人们所认识的微观世界，存在一个十分引人注目的微小体系，即纳米体系。纳米是长度计量单位，一纳米等于10-9米。打个比方：1纳米与一个乒乓球相比，相当于1个乒乓球与地球相比。科学家从60年代开始，把纳米微粒作为研究对象，探索纳米体系的奥秘。从70年代末到80年代初，科学家们对纳米微粒结构、形态和特性进行了比较系统的研究。1989年，IBM研制成功了第三代表显微镜－扫描隧通显微镜，使人们终于得以一窥原子的真面目。同年，IBM公司的科学家实现了用单个原子排列拼写出“IBM”商标，以后又制造出了世界上最小的算盘，算盘的珠子是用直径还不到一毫微米的分子做成的；康奈尔大学的研究人员制作的六弦吉他，大小约相当于一个白血球。
威廉斯从在AT&T的贝尔实验室开始，就从事纳米技术研究，历时21年，其间他还在加州大学任教15年。他表示，他和同事们将不仅仅满足于分子内存的研究，他们的目标是制造出一台完整的分子计算机。他说：“人类一定能制造出比今天的计算机快10亿倍的计算机。”据德国《明镜》周刊报道，美国加利福尼亚大学伯克利分校以及斯坦福大学的科学家成功地将纳米碳管植入硅片中。
计算机使用的硅芯片已经到达其物理极限，体积无法太小，通电和断电的频率无法再提高，耗电量也无法再减少。科学家认为，解决这个问题的途径是研制“纳米晶体管”，并用这种纳米晶体管来制作“纳米计算机”。纳米计算机的运算速度将是硅芯片计算机的1．5万倍，而且耗费的能量也要减少很多。这项研究的成功朝着制作超快速纳米计算机的方向前进了一步。
2013年9月26日斯坦福大学周三宣布，人类首台基于碳纳米晶体管技术的计算机已成功测试运行。该项实验的成功证明了人类有望在不远的将来，摆脱当前硅晶体技术以生产新型电脑设备。英国学术杂志《自然》已在刊物中刊登了斯坦福大学的研究成果。
“这是有史以来人类利用碳纳米管生产出的最复杂的电子设备。”斯坦福大学项目研究小组出版论文联合作者马克斯·夏拉克尔（Max Shulaker）表示，“关于（纳米技术）这个领域，舆论有很多天马行空的渲染。但人们却从来没有真正确定，这个技术原来是可以像现在这样，以一个如此实际、实用的方式被利用的。”
斯坦福大学的研究成果基于来自包括IBM等数家科研机构的技术成果之上。碳纳米管是由碳原子层以堆叠方式排列所构成的同轴圆管。该种材料具有体积小、传导性强、支持快速开关等特点，因此当被用于晶体管时，其性能和能耗表现要大幅优于传统硅材料。
夏拉克尔团队打造的人类首台纳米电脑实际只包括了178个碳纳米管，并运行只支持计数和排列等简单功能的操作系统。然而，尽管原型看似简单，却已是人类多年的研究成果。
随着半导体芯片越做越小，人们担心，传统的摩尔定律（芯片上的晶体管密度每隔一年半就翻一倍）将走到尽头，而告别传统硅芯片的世界首台碳纳米管计算机旋即横空出世，这不仅意味着摩尔定律将会延寿，另外“硅”作为计算时代的“王者”的地位或将不保，硅谷的未来可能不再“姓硅”。不管怎样，计算设备体积越来越小，价格越来越便宜，性能越来越强大的趋势不会改变，对广大消费者来说都是利好消息。