Eingegeben werden die Daten in Form von synthetischen DNA-Molekülen mit bekannter Sequenz. Als „Software“ fungieren ebenfalls kurze DNA-Fragmente, deren Sequenz je nach Aufgabe der gewünschten Rechenoperation angepasst werden kann. Auch das Auslesen erfolgt mithilfe von Erbgutfragmenten, an die bestimmte Markermoleküle gekoppelt sind.
Bei einer Rechenoperation spaltet das Restriktionsenzym die eingegebenen DNA-Stücke an einer ganz bestimmten Stelle. Dabei entsteht der eigentliche Datenträger, ein DNA-Fragment, bei dem einer der beiden Stränge ein kurzes Stück übersteht. An dieses überstehende Ende lagert sich mithilfe der Ligase ein Software-Molekül an, das ebenfalls ein überstehendes Ende besitzt. Die Bausteinabfolgen der beiden Enden müssen dabei genau zusammenpassen.
Auf diese Weise entsteht ein neues Daten-Molekül, das wiederum vom Restriktionsenzym gespalten wird, diesmal jedoch an einer anderen Stelle. So gelang es den Wissenschaftlern, bei jedem Schritt neue Datenträger zu erzeugen, die sich von den vorher produzierten durch ihre Länge unterscheiden. Zum Auslesen werden die markierten Output-Fragmente hinzugegeben und die entstandenen Bruchstücke nach ihrer Länge geordnet.
Im Gegensatz zum ursprünglichen Konzept des Rechners, bei dem die Forscher alle Moleküle zusammen in eine Lösung gegeben hatten, sind die Input-Moleküle in der neuen Version an einen goldbeschichteten Chip gekoppelt. Dieser Chip wird bei jedem Schritt nur mit den gerade benötigten Molekülen in Kontakt gebracht, wodurch die vielen parallelen Rechenoperationen erst möglich werden. Auch erhöhten die Wissenschaftler sowohl bei der Software als auch bei den datentragenden Molekülen die Anzahl der Varianten.
Verwendet werden kann der Rechner laut Studienleiter Ehud Keinan für aufwändige Verschlüsselungen, da die vielen aufeinanderfolgenden Rechenoperationen ohne einen DNA-Schlüssel nicht nachvollzogen werden können. Eine andere potenzielle Anwendung sei die Diagnose von Krankheiten direkt im Körper, so die Forscher.
