Co to jest drut kwantowy?

Drut kwantowy to kabel lub drut, często podobny do funkcji do drutu miedzianego, ale wykonany z nanorurek określonego elementu, zwykle węgla.Druty kwantowe są zwykle przewodnikami, ale mogą być również wytwarzane jako izolatory lub półprzewodniki.Druty te są idealne do funkcji okablowania elektrycznego i do użytku na statkach kosmicznych, ponieważ są mniejsze i lżejsze niż ich metalowe odpowiedniki.Są one jednak drogie do wytworzenia. Nanorurki to rurki mikroskopijne stworzone przez człowieka o średnicy 1 nanometru, która mierzy 1 miliard metra metra.Dla porównania średnica pojedynczych ludzkich włosów mierzy się w mikrometrach, które są 1000 razy większe niż nanometr.Nanorurki są używane nie tylko do tworzenia drutu kwantowego, ale są stosowane w różnych dziedzinach naukowych, w tym w badaniach medycznych.

Odkrytych w 1991 r. Nanorurki są wytwarzane, gdy laser jest nakręcony w czystą substancję, taką jak węgiel.Pierwotnie był to długi proces z wieloma potencjalnymi nanorurkami odrzuconymi, ponieważ nie spełniały one wymagań wielkości, ale naukowcy z Uniwersytetu Rice'a udoskonalili proces tworzenia odpowiednio rozmiarów nanorurków do 1996 r.

Nanorurki muszą być połączone lub skręcone w łańcuchach, aby utworzyć kwantowyDruty, które mają wyższą przewodność niż przewody miedziane, najlepszy metalowy przewód energii elektrycznej.Teoretycznie drut kwantowy ma jedną szóstą ciężaru drutu miedzianego i może prowadzić energię elektryczną do dziesięciu razy wydajniej.Metalowe przewody kwantowe można wykonać z niklu (Ni) lub złota (AU).Druty te są w dużej mierze nadal eksperymentalne, ale mają zastosowania w elektronice i optyce.

Prawdopodobnie najbardziej naukowo ekscytujący rodzaj drutu kwantowego są jednak wykonane z nanorurek węglowych.W 2005 r. Rice University prowadził szeroko zakrojone badania nad wytwarzaniem drutu kwantowego z nanorurek węglowych, wykorzystując dotację w wysokości 11 milionów dolarów (USD) z National Aeronautics and Space Administration (NASA).Zostanie ukończony w 2010 r., Rice University został oskarżony o stworzenie drutu kwantowego wystarczająco długo, aby można go było użyć w statkach kosmicznych.

Ponieważ przewody są lżejsze i bardziej wydajne, NASA i inni naukowcy uważają, że przewody kwantowe mogą mieć kluczową rolę w umożliwieniu statków kosmicznych w dalszej przestrzeni, ponieważ każdy dodatkowy funt kosztuje statek kosmiczny więcej paliwa.Naukowcy mają problemy z wytwarzaniem wystarczającej liczby nanorurek, aby wykonywać długie długości drutu, ponieważ bardzo specyficzny kształt nanorurki, zwany krzesłem ramienia, jest konieczny, aby przekręcić je w przewody.W 2005 r. Tylko dwa procent nanorurek miało odpowiedni kształt do użytku.Jednak od 2010 r. Naukowcy z Rice University poczynili znaczne postępy w rozwiązywaniu problemu, ale nadal potrzebne były dalsze badania.