晶体管大小

晶体管的大小元素不断减少以包更多芯片。2001年晶体管通常的尺寸0.25微米(或微米;1微米= 10⁻⁶米),预期将在2006年0.1微米。后者规模将允许2亿个晶体管被放在一个芯片(而不是2001年约4000万)。因为可见光的波长太伟大了,在这么小的范围内,适当的分辨率紫外线光刻技术被开发出来。如尺寸进一步减小,电子束或x射线技术将成为必要。每一个这样的进步需要新的制造工厂,花费数十亿美元。

电力消耗

芯片上的元素的增加速度和密度导致的问题权力消费和耗散。现在中央处理单元通常约50瓦的能量消散热量每平方英寸作为电炉元素促使脑部需要散热器和冷却风扇甚至水冷却系统。作为CPU速度增加,低温冷却系统可能成为必要。因为蓄电池技术跟不上电力消耗在便携式设备,有了新的兴趣砷化镓(砷化镓)芯片。砷化镓晶片可以运行在更高的速度和消耗更少的能量比硅芯片。(砷化镓芯片也更耐辐射,军事和空间应用的一个因素)。虽然砷化镓芯片中使用超级计算机的速度,砷化镓的脆性大多数普通应用程序使它过于昂贵。一个有前途的想法是债券砷化镓层更容易处理的硅衬底。然而,砷化镓不是然而,常用的除了一些高频通信系统。

量子计算

根据量子力学,电子有一个二进制(二)属性被称为“自旋。“这表明代表的另一种方式位的信息。而单粒子信息存储是有吸引力,很难操作。的基本思想量子然而,计算取决于另一个量子力学的特性:量子粒子在“叠加”他们所有可能的状态,直到一个观察,或测量,“崩溃”他们的各种可能状态到一个实际的状态。这意味着,如果一个粒子系统作为量子比特,或量子比特可以是“纠缠”在一起,他们所在的州的所有可能的组合可以同时用于执行计算,至少理论上如此。

事实上,虽然算法已经设计了量子计算,建筑有用的量子计算机已经变得更加困难。这是因为量子位必须维护他们一致性(量子纠缠)彼此而防止脱散(与外部环境的交互)。截至2000年,最大的纠缠系统只包含七个量子位。

分子计算

1994年伦纳德期刊的数学家南加州大学,证实了DNA计算机通过求解一个简单的例子被称为什么旅行商问题。旅行推销员问题时,更普遍的是,某些类型的网络问题图论提出恰当的路线(或最短的路线)开始在某个城市,或“节点”和旅行到每个其他节点完全一次。数码电脑,足够持久的人类,可以解出小型网络通过简单地列出所有可能的途径和比较,但随着节点数的增加,可能的途径的数量呈指数级增长,很快(超出大约50个节点)了最快的超级计算机。虽然数字计算机通常局限于串行执行计算,艾德曼意识到他可以利用DNA分子进行“大规模并行计算。他开始通过选择不同核苷酸序列来表示每个城市,两个城市之间的直接路线。然后他让数万亿册每个核苷酸链和混合的试管。在不到一秒他的答案,尽管还有一些亿假答案。使用基本的DNA重组实验室技术,然后花了一个星期来隔离期刊answer-culling首先分子没有开始和结束与适当的城市(核苷酸序列),那么那些没有包含适当的数量的城市,最后那些没有完全包含每个城市一次。

尽管期刊的网络数字台电脑只包含七个nodes-an极其微不足道的问题是第一个演示DNA计算的可行性。此后Erik Winfree,发明一个计算机科学家