按照穆尔定律，芯片制造商大约每18个月就会把挤在指甲壳那么大的硅片里的晶体管数量增加一倍。但是物理学定律认为，这种成倍增长的速度不会永远持续下去。最终，晶体管会变得非常小，小到晶体管的组件将只有几个分子那么大。在这样小的距离里，起作用的将是古怪的量子定律，电子会从一个地方跳到另外一个地方而不穿过这两个地方之间的空间。就像破漏的消防水管中的水，这时电子会越过原子粗细的导线和绝缘层，从而产生致命的短路。

寻找硅替代物已成为一场运动。以下是科学家正在探索的一些理论上的选择方案：

＊ 光子计算机 这种计算机使用激光束替代电子。目前已发明了一种光学晶体管，可是光学组件仍然非常庞大而且笨拙。

＊ dna计算机 其原理是把绞成两股的分子当成一种生物计算机磁带使用（不同的是计算机使用0和1编码，而dna使用atcg四个核酸编码）。这种方法在处理大批量数字方面很有希望。因此，大型银行和机构有朝一日也许会使用它。然而，dna计算机也显得笨拙。因为这种计算机是由一堆装着有机液体的试管组成，不大可能在不久的将来替换便携计算机。

＊ 分子计算机和点计算机 这两种计算机分别使用单个的分子和单个的电子代替硅晶体管。但是这两种方法都面临着很大的技术困难，比如原子导线和绝缘层就很难批量生产。目前还不存在切实可行的样机。

＊ 量子计算机 最有望从脱颖而出的黑马是量子计算机，人们有时也称其为"终极计算机"。其设计思想是把一束激光或者电波照射到一些精心排列的像陀螺一般旋转的原子核上。当光或者波从这些原子上反弹时，它会改变其中一些原子核的旋转方向。分析这些旋转发生了什么改变就能够完成复杂的计算任务。这些计算机机异常敏感，哪怕是最小的干扰--比如一束从旁边经过的宇宙射线--也会改变机器内计算原子的方向，从而导致错误的结果。目前，量子计算机只能利用大约5个原子做最简单的计算。要想做任何有意义的工作都必须使用数百万个原子。

显然，所有这些新设计都还不成熟。大多数仍处于计划阶段，即使是那些有了工作样机的设计也还太粗糙，无法与硅计算机的便利性和有效性竞争。