Un alambre cuántico es un cable o un alambre, a menudo similar en función al alambre de cobre, pero hecho con nanotubos de un elemento específico, generalmente carbono. Los cables cuánticos suelen ser conductores, pero también se pueden fabricar como aislantes o semiconductores. Estos cables son ideales para funciones de cableado eléctrico y para uso en naves espaciales porque son más pequeños y livianos que sus contrapartes de metal. Sin embargo, su producción es cara.
Los nanotubos son tubos microscópicos artificiales con un diámetro de 1 nanómetro, que mide una mil millonésima parte de un metro. En comparación, el diámetro de un solo cabello humano se mide en micrómetros, que son 1 veces más grandes que un nanómetro. Los nanotubos no solo se utilizan para crear cables cuánticos, sino que también se utilizan en una variedad de campos científicos, incluida la investigación médica.
Descubiertos en 1991, los nanotubos se fabrican cuando se dispara un láser contra una sustancia pura, como el carbono. Originalmente, este fue un proceso largo en el que se descartaron muchos nanotubos potenciales porque no se ajustaban a los requisitos de tamaño, pero los investigadores de la Universidad de Rice habían perfeccionado un proceso para fabricar nanotubos del tamaño adecuado en 1996.
Los nanotubos deben estar enlazados o trenzados en cadenas para formar cables cuánticos, que tienen una conductividad más alta que los cables de cobre, el mejor conductor metálico de la electricidad. En teoría, un cable cuántico tiene una sexta parte del peso de un cable de cobre y puede conducir electricidad hasta diez veces más eficientemente. Los alambres cuánticos metálicos pueden estar hechos de níquel (Ni) u oro (Au). Estos cables son en gran parte todavía experimentales, pero tienen usos en electrónica y óptica.
Sin embargo, posiblemente el tipo de cable cuántico más interesante desde el punto de vista científico son los fabricados con nanotubos de carbono. En 2005, la Universidad de Rice estaba llevando a cabo una extensa investigación sobre la fabricación de cables cuánticos a partir de nanotubos de carbono, utilizando una subvención de $ 11 millones de dólares estadounidenses (USD) de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos. Programada para completarse en 2010, la Universidad de Rice se encargó de la tarea de crear un cable cuántico lo suficientemente largo para ser utilizado en naves espaciales.
Dado que los cables son más livianos y más eficientes, la NASA y otros científicos creen que los cables cuánticos podrían ser fundamentales para permitir que las naves espaciales viajen más lejos en el espacio, ya que cada libra extra le cuesta a una nave espacial más combustible. Sin embargo, los científicos tienen problemas para producir suficientes nanotubos para fabricar cables de gran longitud, ya que se necesita una forma de nanotubos muy específica, llamada «sillón», para torcerlos en cables. En 2005, solo el dos por ciento de los nanotubos tenían la forma correcta para su uso. Sin embargo, en 2010, los investigadores de la Universidad de Rice habían logrado un progreso considerable en la solución del problema, pero aún se necesitaba más investigación.