量子隧道效應，也稱為隧道效應 (US)，是一種量子力學現象，波函數可以通過勢壘傳播。

通過勢壘的傳輸可能是有限的，并且以指數方式取決于勢壘高度和勢壘寬度。 波函數可能在一側消失并在另一側重新出現。 波函數及其一階導數是連續的。 在穩態下，前向的概率通量在空間上是均勻的。 沒有粒子或波丟失。 隧道發生時勢壘的厚度約為 1-3 納米或更小。

一些作者還將波函數僅穿透到勢壘中，而另一側沒有傳輸視為隧道效應。 經典力學定律并未預測量子隧道效應，在經典力學定律中，克服勢壘需要足夠的動能。

量子隧穿在諸如核聚變和原子核的 α 放射性衰變等物理現象中起著至關重要的作用。 它在隧道二極管、量子計算和掃描隧道顯微鏡中都有應用。

早在 20 世紀初就預測到了這種效果。 它作為一種普遍的物理現象被接受是在本世紀中葉。

量子隧穿限制了微電子設備中使用的最小尺寸，因為電子很容易穿過厚度小于 1 納米的絕緣層和晶體管。

隧道xxx用薛定諤方程的解來解釋，如 2.1（下文）中所述。

量子隧穿是從放射性研究發展而來的，放射性研究是亨利·貝克勒爾 (Henri Becquerel) 于 1896 年發現的。 居里夫人和皮埃爾·居里進一步研究了放射性，他們因此獲得了 1903 年的諾貝爾物理學獎。歐內斯特·盧瑟福和埃貢·施魏德勒研究了它的性質，后來弗里德里希·科爾勞施通過經驗驗證了這一點。 半衰期的想法和預測衰變的可能性是從他們的工作中創造出來的。

1901 年，羅伯特·弗朗西斯·埃爾哈特 (Robert Francis Earhart) 在使用邁克爾遜干涉儀研究間隔很近的電極之間的氣體傳導時，發現了意想不到的傳導機制。 J. J. Thomson 評論說，這一發現值得進一步調查。 1911 年和 1914 年，當時的研究生 Franz Rother 直接測量了穩態場發射電流。 他采用 Earhart 的方法來控制和測量電極分離，但使用靈敏的平臺檢流計。 1926 年，Rother 測量了緊密排列的電極之間的硬真空中的場發射電流。

1927 年，Friedrich Hund 在計算雙阱勢的基態時首次注意到量子隧道效應。 Leonid Mandelstam 和 Mikhail Leontovich 在同一年獨立發現了它。 他們正在分析當時新的薛定諤波動方程的含義。

它的xxx個應用是對 alpha 衰變的數學解釋，由喬治·伽莫夫（他知道曼德爾斯坦和萊昂托維奇的發現）于 1928 年開發，并由羅納德·格尼和愛德華·康登獨立開發。 后者的研究人員同時求解了模型核勢的薛定諤方程，并推導出了粒子半衰期與發射能量之間的關系，該關系直接取決于隧穿的數學概率。

在參加 Gamow 研討會后，Max Born 認識到隧道的普遍性。 他意識到它不僅限于核物理，而是適用于許多不同系統的量子力學的一般結果。 此后不久，兩個小組都考慮了粒子隧道進入原子核的情況。 到 1957 年，半導體的研究以及晶體管和二極管的發展導致人們接受了固體中的電子隧道效應。Leo Esaki、Ivar Giaever 和 Brian Josephson 預測了超導庫珀對的隧道效應，他們因此獲得了 1973 年的諾貝爾物理學獎 2016年，水的量子隧穿被發現。

量子隧穿屬于量子力學領域：研究在量子尺度上發生的事情。 隧道無法直接感知。 它的大部分理解都是由經典力學無法解釋的微觀世界塑造的。 為了理解這種現象，可以將試圖穿過勢壘的粒子比作試圖翻過山丘的球。

量子力學和經典力學在處理這種情況時有所不同。 經典力學預測，沒有足夠能量以經典方式越過障礙的粒子無法到達另一側。 因此，沒有足夠能量翻越山丘的球會滾回山下。 缺乏穿透墻壁能量的球會反彈回來。 或者，球可能成為墻的一部分（吸收）。