什麼是量子隧穿效應？我們設想一個運動中的粒子遭遇到一個位勢壘（勢壘就是勢能比附近的勢能都高的空間區域），試圖從位勢壘的一邊區域 A移動到另一邊區域 C，這可以被類比為一個人試圖走過一座小山。量子力學與經典力學對於這問題給出不同的解答。經典力學預測，假若粒子所具有的能量低於勢壘，則這粒子絕對無法從區域 A移動到區域 C。量子力學不同地預測，這粒子可以概率性地從區域 A穿越到區域 C。好像一個人從大山隧道裡通過一般。如下圖：
那麼通進量子隧穿效有那些應用例子是我們知道的？我們知道根據相對論，任何物質速度都不會超過光速。理論上如果超過光速，時間將會出現倒流。據報導，兩位科學家聲稱，利用量子隧穿效應，找到了讓光突破自己速度限制的方法。兩位科學家的實驗是讓微波光粒子通過兩個稜鏡並進行觀測得出。當兩個稜鏡分開時，大部分粒子都被第一個稜鏡反射然後被探測器發現。但是，他們發現，有部分粒子卻「隧穿」過了兩個稜鏡之間的間隙並被第二個稜鏡反射回到探測器。儘管這部分粒子比大部分粒子穿越的距離要長，但是，兩部分粒子卻是同時被探測器發現。這也就是說，產生「隧穿」的光子粒子的速度超出了光速。
量子隧穿效應也被應用在其它領域，像電子的冷發射、半導體物理學、超導體物理學等等。快閃記憶體的運作原理牽涉到量子隧穿理論。超大型集成電路的一個嚴峻的問題就是電流洩漏。這會造成相當大的電力流失和過熱效應。
另外一個重要應用領域是掃描隧道顯微鏡。普通的顯微鏡無法觀察到很多微小尺寸的物體；可是，掃描隧道顯微鏡能夠清晰地觀察到這些物體的細節。掃描隧道顯微鏡克服了普通顯微鏡的極限問題（像差限制，波長限制等等）。它可以用隧穿電子來掃描一個物體的表面。
是量子隧穿效應生命起源。有人認為，化學反應中的量子隧穿效應是宇宙中眾多有機分子得以合成的基礎，也有可能是合成早期生命所需的有機化合物的重要機制。外太空中，溫度極低，並且存在著大量的氫元素和氦元素，和大量的甲醛分子作合成原料，這些因素，都有利於量子隧穿效應的發生。通過很多類似的反應，可以由簡單的無機原料，突破傳統化學反應的禁阻，合成很多複雜的有機化合物。這些有機分子很可能與生命起源有重要關聯。生命有序性的自我維持需要依靠酶、色素、DNA、RNA 和其他生化分子的協同合作，而這些生化分子的性質則多數建立在諸如隧穿、相干性和糾纏態等量子現象上。量子範疇內發生的變化引起宏觀世界的效應是生命獨有的特徵，正是生命宏觀現象對量子世界的敏感性,讓奇特的量子現象造就了宏觀的我們。所以說我們的生命是一臺複雜的分子機器。
傳統的化學反應勢能圖如上：量子隧穿效應也可以存在於某些化學反應中。此類反應中，反應物分子的波函數從反應勢壘穿過即可使反應發生，而在經典的化學反應中，反應物分子只有獲得足夠能量，越過活化能的能壘，反應才可以發生。量子隧穿效應最常見於有機化學反應中，尤其是一些含活性中間體的反應和某些酶催化的生化反應。它是酶能夠顯著增加反應速率的一種機制。酶使用量子隧穿效應來轉移電子及氫原子、重氫原子一類的原子核。實驗也顯示出，在某種生理狀況下，甚至連葡萄糖氧化酶的氧原子核都會發生量子隧穿效應。
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