ну и при чем тут LINQ?
с такими требованиями и SQL не катит. и вообще RDBMS. любая.
пишите алгоритмы запросов ручьками, авось поможет. хотя вряд ли они будут быстрее, чем сгенерированные оптимизатором.
или купите железо побыстрее и не мучайте ни себя ни студенток.
Да, совершенно верно, реализовуются свои ускоряющие структуры: деревья, закрытое/открытое хеширование, CAM... все держится в оперативной памяти... Относительно железа... так уже базовая платформа 2хXeon 5570.. Куда уж "быстрее"

Поэтому я и говорю, что понтоваться перед студентами на форумах LINQ - самое оно.
)))))))))))))))))