ลวดควอนตัมเป็นสายเคเบิลหรือลวดมักจะคล้ายกันในการทำงานกับลวดทองแดง แต่ทำด้วย nanotubes ขององค์ประกอบเฉพาะมักคาร์บอน สายควอนตัมมักเป็นตัวนำ แต่อาจทำเป็นฉนวนหรือสารกึ่งตัวนำ สายเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับฟังก์ชั่นการเดินสายไฟฟ้าและสำหรับใช้กับยานอวกาศเนื่องจากมีขนาดเล็กและเบากว่าคู่สายโลหะ อย่างไรก็ตามมีราคาแพงในการผลิต
ท่อนาโนเป็นหลอดไมโครสโคปที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นาโนเมตรซึ่งมีขนาด 1 พันล้านส่วนในหนึ่งเมตร ในการเปรียบเทียบเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมของมนุษย์เพียงเส้นเดียวนั้นมีหน่วยวัดเป็นไมโครมิเตอร์ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่านาโนเมตร 1,000 เท่า ท่อนาโนไม่เพียง แต่ใช้ในการสร้างสายควอนตัม แต่ยังใช้ในด้านวิทยาศาสตร์ที่หลากหลายรวมถึงการวิจัยทางการแพทย์
ค้นพบในปี 1991 หลอดนาโนถูกสร้างขึ้นเมื่อเลเซอร์ถูกยิงที่วัตถุบริสุทธิ์เช่นคาร์บอน ในขั้นต้นนี่เป็นกระบวนการที่มีความยาวและท่อนาโนที่มีศักยภาพหลายตัวถูกทิ้งเพราะพวกเขาไม่พอดีกับขนาดที่ต้องการ แต่นักวิจัยของมหาวิทยาลัยไรซ์ได้พัฒนากระบวนการสำหรับการสร้างท่อนาโนขนาดที่เหมาะสมในปี 1996
ท่อนาโนต้องเชื่อมโยงหรือบิดเข้าด้วยกันในสายโซ่เพื่อสร้างสายควอนตัมซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าสายทองแดงซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุดของโลหะ ในทางทฤษฎีลวดควอนตัมมีน้ำหนักหนึ่งในหกของลวดทองแดงและสามารถนำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดถึงสิบเท่า สายโลหะควอนตัมอาจทำจากนิกเกิล (Ni) หรือทอง (Au) สายเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังคงทดลอง แต่มีใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเลนส์
อาจเป็นลวดควอนตัมที่น่าตื่นเต้นที่สุดในทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นลวดที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอน ในปี 2548 มหาวิทยาลัยไรซ์ดำเนินการวิจัยอย่างกว้างขวางในการผลิตลวดควอนตัมจากท่อนาโนคาร์บอนโดยใช้ทุน 11 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (USD) จากองค์การการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) กำหนดจะแล้วเสร็จในปี 2010 มหาวิทยาลัยไรซ์ถูกตั้งข้อหางานสร้างลวดควอนตัมที่ยาวพอที่จะใช้ในยานอวกาศ
เนื่องจากสายไฟมีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นนาซ่าและนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ เชื่อว่าสายควอนตัมอาจเป็นเครื่องมือในการอนุญาตให้ยานอวกาศเดินทางไกลออกไปสู่อวกาศได้ นักวิทยาศาสตร์มีปัญหาในการผลิตท่อนาโนที่มากพอที่จะทำให้สายยาว แต่เนื่องจากรูปร่างของท่อนาโนที่เฉพาะเจาะจงมากเรียกว่า "เก้าอี้เท้าแขน" จึงจำเป็นต้องบิดให้เป็นสายไฟ ในปี 2005 เพียงสองเปอร์เซ็นต์ของ nanotubes มีรูปร่างที่ถูกต้องสำหรับการใช้งาน อย่างไรก็ตามในปี 2010 นักวิจัยของมหาวิทยาลัยไรซ์มีความก้าวหน้าอย่างมากในการแก้ปัญหา แต่ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
