越来越多的专家认识到，试图在传统计算机的基础上，大幅度提高计算机的性能，永远都是一个空想。只有一切重新开始，才可能找到计算机发展的突破口。很多专家都在探讨，如何利用生物芯片、神经网络芯片等全新技术，促进计算机的再次飞跃。但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上，他们认为以光子、量子和分子计算机为代表的新技术，将推动新一轮的超级计算技术革命。
分子计算机
分子计算机之所以成为可能，靠的是当信息变成正负电荷存在时，分子晶体可以充分的吸收它们，并且以更有效的方式组织和排列这些电荷，实现对信息的高效处理。而且随着纳米技术的发展，分子计算机的体积将剧减到令人难以置信的程度。
此外，消耗在分子计算机上的电能也将大大减少，但这并不影响它长期存储大量数据的能力。
美国加州大学和惠普公司的联合研究小组，曾在英国《科学》杂志上发表文章，称他们能通过特殊技术，制作出分子“逻辑门”这种分子电路的基础元件。美国橡树岭国家实验所的研究人员，则采用另一种方式制造出了“逻辑门”。他们把菠菜中的一种微小蛋白质分子提取出来，使之附着于金箔表面，并严格控制了分子排列的方向。实验结果表明，这种蛋白质分子可以在非常短的时间内产生感应电流，也就是说，由它制成的电路可以在很短的时间内开关“逻辑门”，让大量的信息通过。
2001年9月，IBM的科学家第一次在一个单分子内，建成了计算机逻辑电路。这将最终促使更小、更快、更低能牦的新型计算机问世。当我们一直采用的硅芯片技术在未来10到15五年内达到极限，不可能再缩小时，这个接班人会代替它再好好干下去。
光子计算机
光子计算机是用光子取代电子，进行数据的运算、传输和存储的新型计算机。在这类计算机中，不同的数据由不同波长的光来表示。这种方法，远胜于电子计算机利用电子“0”和“1”的状态变化通过进行二进制运算来处理信息。因此，出现复杂度高、计算量大的任务时，光子计算机能够实现快速的并行处理，效率大大超过了电子计算机。据科学家估计，光子计算机将使运算速度呈指数倍地上升。
然而，要想制造真正的光子计算机，需要开发出一种光学晶体管作为基础元件。有了光学晶体管，就可以用一束光波控制另一束光波，从而达到控制光子移动的最终目的。从理论上说，科学家们可以设计出这样的装置，但是它需要的温度等条件太苛刻了，很难进入实用阶段。
最近，美国的贝尔实验室宣布，它已经研制出了世界上第一台光学计算机，运算速度高达每秒10亿次。尽管这台计算机与理论上的光学计算机还有一定距离，但已显示出强大的生命力。
量子计算机
把量子力学和计算机结合起来的可能性，是在1982年由美国著名物理学家理查德·费因曼首次发现的。不久之后，英国牛津大学的物理学家戴维·多伊奇，于1985年初步阐述了量子计算机的概念，并指出，量子并行处理技术会大大提高传统计算机的功能。
量子计算机最根本的优势在于，它是利用比分子更小的原子，作为最基本的数据单位来进行运算。美国、英国和以色列等国家，都先后开展了有关量子计算机的基础研究。
虽然分子、光子和量子计算机的研究才刚刚起步，它们究竟具有什么样的功能也并不清楚，但科学家们却都充满信心，各国政府也非常支持他们的科研工作。在全世界的关注和支持下，这几种新型计算机都将在未来一二十年内，取得突破性进展，并以独特的形象与我们见面。