Un nanocomputer è un computer le cui dimensioni fisiche sono microscopiche. Il campo del nanocomputing fa parte del campo emergente delle nanotecnologie. Diversi tipi di nanocomputer sono stati suggeriti o proposti da ricercatori e futuristi.
I nanocomputer elettronici funzionerebbero in modo simile al modo in cui funzionano i microcomputer odierni. La differenza principale è una delle dimensioni fisiche. Ogni anno che passa, sempre più transistor vengono compressi in chip di silicio; assistere all'evoluzione dei circuiti integrati (CI) in grado di aumentare la capacità di memorizzazione e la potenza di elaborazione. Il limite ultimo al numero di transistor per unità di volume è imposto dalla struttura atomica della materia. La maggior parte degli ingegneri concorda sul fatto che la tecnologia non si è ancora avvicinata a spingere questo limite. In senso elettronico, il termine nanocomputer è relativo. Secondo gli standard degli anni '1970, i microprocessori ordinari di oggi potrebbero essere chiamati nanodispositivi.
I nanocomputer chimici e biochimici immagazzinerebbero ed elaborerebbero le informazioni in termini di strutture chimiche e interazioni. I nanocomputer biochimici esistono già in natura; sono manifesti in tutti gli esseri viventi. Ma questi sistemi sono in gran parte incontrollabili dagli esseri umani. Non possiamo, ad esempio, programmare un albero per calcolare le cifre di pi greco o programmare un anticorpo per combattere una particolare malattia (sebbene la scienza medica si sia avvicinata a questo ideale nella formulazione di vaccini, antibiotici e farmaci antivirali). Lo sviluppo di un vero nanocomputer chimico procederà probabilmente lungo linee simili all'ingegneria genetica. Gli ingegneri devono capire come ottenere singoli atomi e molecole per eseguire calcoli controllabili e attività di archiviazione dei dati.
I nanocomputer meccanici utilizzerebbero minuscoli componenti mobili chiamati nanogears per codificare le informazioni. Una macchina del genere ricorda i motori analitici di Charles Babbage del XIX secolo. Per questo motivo, la tecnologia meccanica dei nanocomputer ha suscitato polemiche; alcuni ricercatori lo considerano impraticabile. Tutti i problemi inerenti all'apparato di Babbage, secondo gli oppositori, sono ingranditi un milione di volte in un nanocomputer meccanico. Tuttavia, alcuni futuristi sono ottimisti riguardo alla tecnologia e hanno persino proposto l'evoluzione dei nanorobot che potrebbero operare o essere controllati da nanocomputer meccanici.
Un nanocomputer quantistico funzionerebbe memorizzando i dati sotto forma di stati quantistici atomici o spin. Una tecnologia di questo tipo è già in fase di sviluppo sotto forma di memoria a singolo elettrone (SEM) e punti quantici. Lo stato energetico di un elettrone all'interno di un atomo, rappresentato dal livello di energia dell'elettrone o dal guscio, può teoricamente rappresentare uno, due, quattro, otto o anche 16 bit di dati. Il problema principale con questa tecnologia è l'instabilità. Gli stati energetici istantanei degli elettroni sono difficili da prevedere e ancora più difficili da controllare. Un elettrone può facilmente cadere in uno stato di energia inferiore, emettendo un fotone; al contrario, un fotone che colpisce un atomo può far saltare uno dei suoi elettroni a uno stato di energia superiore.