¿Qué es un cable cuántico?

Un cable cuántico es un cable o un cable, a menudo similar en función al cable de cobre, pero hecho con nanotubos de un elemento específico, generalmente carbono. Los cables cuánticos suelen ser conductores, pero también pueden fabricarse 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 metálicas. Sin embargo, son caros de producir.

Los nanotubos son tubos microscópicos hechos por el hombre con un diámetro de 1 nanómetro, que mide 1 billonésima parte de un metro. En comparación, el diámetro de un solo cabello humano se mide en micrómetros, que son 1,000 veces más grandes que un nanómetro. Los nanotubos no solo se usan para crear cables cuánticos, sino que se usan en una variedad de campos científicos, incluida la investigación médica.

Descubiertos en 1991, los nanotubos se fabrican cuando se dispara un láser a una sustancia pura, como el carbono. Originalmente, este fue un proceso largo con muchos nanotubos potenciales descartados porque no cumplían con los requisitos de tamaño, pero los investigadores de la Universidad de Rice habían perfeccionado un proceso para fabricar nanotubos de tamaño apropiado para 1996.

Los nanotubos deben estar unidos o retorcidos en cadenas para formar alambres cuánticos, que tienen una conductividad más alta que los alambres 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 medida todavía experimentales, pero tienen usos en electrónica y óptica.

Sin embargo, posiblemente el tipo de cable cuántico más emocionante 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. Programado para completarse en 2010, la Universidad de Rice se encargó de la tarea de crear cables cuánticos el tiempo suficiente para ser utilizados 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 más combustible a una nave espacial. Sin embargo, los científicos tienen problemas para producir suficientes nanotubos para hacer largos tramos de alambre, ya que es necesaria una forma de nanotubos muy específica, llamada "sillón", para torcerlos en alambres. En 2005, solo el dos por ciento de los nanotubos tenían la forma correcta para su uso. A partir de 2010, sin embargo, los investigadores de la Universidad de Rice habían logrado un progreso considerable en la solución del problema, pero aún se necesitaba más investigación.