โมเลกุลคอมพิวเตอร์คืออะไร?

การคำนวณโมเลกุลเป็นคำทั่วไปสำหรับรูปแบบการคำนวณใด ๆ ที่ใช้อะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัวเป็นวิธีการแก้ปัญหาการคำนวณการคำนวณระดับโมเลกุลมักเกี่ยวข้องกับการคำนวณ DNA เนื่องจากทำให้มีความคืบหน้ามากที่สุด แต่ก็สามารถอ้างถึงการคำนวณควอนตัมหรือประตูตรรกะโมเลกุลการคำนวณโมเลกุลทุกรูปแบบอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ในระยะยาวมีแนวโน้มที่จะแทนที่คอมพิวเตอร์ซิลิกอนแบบดั้งเดิมซึ่งประสบปัญหาอุปสรรคในระดับที่สูงขึ้นของประสิทธิภาพ

คาร์บอนหนึ่งกิโลกรัมมีอะตอม 5 x 10 ²⁵ ลองนึกภาพถ้าเราสามารถใช้เพียง 100 อะตอมเพื่อเก็บบิตเดียวหรือดำเนินการคำนวณการใช้ความเท่าเทียมกันอย่างมากการคำนวณระดับโมเลกุลที่มีน้ำหนักเพียงกิโลกรัมสามารถดำเนินการมากกว่า 10 ²⁷ การดำเนินงานต่อวินาทีเร็วกว่ากว่าหนึ่งพันล้านเท่าของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดในปัจจุบันด้วยพลังการคำนวณที่มากขึ้นเราสามารถบรรลุผลของการคำนวณและการจำลองที่ไม่สามารถจินตนาการได้สำหรับเราในวันนี้^{ข้อเสนอที่แตกต่างกันสำหรับคอมพิวเตอร์โมเลกุลแตกต่างกันไปตามหลักการของการดำเนินงานของพวกเขาในการคำนวณ DNA DNA ทำหน้าที่เป็นซอฟต์แวร์ในขณะที่เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นฮาร์ดแวร์เส้นดีเอ็นเอที่ถูกสังเคราะห์แบบกำหนดเองจะรวมกับเอนไซม์ในหลอดทดลองและขึ้นอยู่กับความยาวของสายเอาท์พุทที่เกิดขึ้นสามารถได้รับการแก้ปัญหาการคำนวณดีเอ็นเอนั้นทรงพลังอย่างมากในศักยภาพ แต่ได้รับความทุกข์ทรมานจากข้อเสียที่สำคัญการคำนวณดีเอ็นเอไม่ใช่ยูโรซึ่งหมายความว่ามีปัญหาที่ไม่สามารถแก้ไขได้แม้ในหลักการมันสามารถส่งคืนคำตอบใช่หรือไม่สำหรับปัญหาการคำนวณในปี 2545 นักวิจัยในอิสราเอลได้สร้างคอมพิวเตอร์ DNA ซึ่งสามารถดำเนินการ 330 ล้านล้านต่อวินาทีเร็วกว่าความเร็วของพีซีที่เร็วที่สุดมากกว่า 100,000 เท่าในเวลานั้น}

ข้อเสนออื่นสำหรับการคำนวณโมเลกุลคือการคำนวณควอนตัมการคำนวณควอนตัมใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์ควอนตัมเพื่อทำการคำนวณและรายละเอียดมีความซับซ้อนการคำนวณควอนตัมขึ้นอยู่กับอะตอมของซุปเปอร์คูลที่ถูกล็อคในสถานะที่พันกันซึ่งกันและกันความท้าทายที่สำคัญคือเมื่อจำนวนองค์ประกอบการคำนวณ (qubits) เพิ่มขึ้นมันจะกลายเป็นเรื่องยากที่จะป้องกันคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากสสารที่อยู่ด้านนอกอย่างต่อเนื่องซากปรักหักพังการคำนวณนี้การคำนวณควอนตัมอาจยังได้รับการพัฒนาเป็นแอพพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริง แต่นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์หลายคนยังคงสงสัย

คอมพิวเตอร์โมเลกุลขั้นสูงยิ่งขึ้นจะเกี่ยวข้องกับประตูตรรกะระดับนาโนหรือส่วนประกอบนาโนอิเล็กทรอนิกน่าเสียดายที่ขณะนี้เราขาดความสามารถในการผลิตที่จำเป็นในการสร้างคอมพิวเตอร์ดังกล่าวหุ่นยนต์ระดับนาโนที่สามารถวางอะตอมแต่ละตัวในการกำหนดค่าที่ต้องการจะต้องตระหนักถึงคอมพิวเตอร์โมเลกุลประเภทนี้ความพยายามเบื้องต้นในการพัฒนาหุ่นยนต์ประเภทนี้กำลังดำเนินการอยู่ แต่ความก้าวหน้าครั้งสำคัญอาจใช้เวลาหลายทศวรรษ