什么是量子隧穿效应？我们设想一个运动中的粒子遭遇到一个位势垒（势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域），试图从位势垒的一边区域 A移动到另一边区域 C，这可以被类比为一个人试图走过一座小山。量子力学与经典力学对于这问题给出不同的解答。经典力学预测，假若粒子所具有的能量低于势垒，则这粒子绝对无法从区域 A移动到区域 C。量子力学不同地预测，这粒子可以概率性地从区域 A穿越到区域 C。好像一个人从大山隧道里通过一般。如下图：

那么通进量子隧穿效有那些应用例子是我们知道的？我们知道根据相对论，任何物质速度都不会超过光速。理论上如果超过光速，时间将会出现倒流。据报道，两位科学家声称，利用量子隧穿效应，找到了让光突破自己速度限制的方法。两位科学家的实验是让微波光粒子通过两个棱镜并进行观测得出。当两个棱镜分开时，大部分粒子都被第一个棱镜反射然后被探测器发现。但是，他们发现，有部分粒子却“隧穿”过了两个棱镜之间的间隙并被第二个棱镜反射回到探测器。尽管这部分粒子比大部分粒子穿越的距离要长，但是，两部分粒子却是同时被探测器发现。这也就是说，产生“隧穿”的光子粒子的速度超出了光速。

量子隧穿效应也被应用在其它领域，像电子的冷发射、半导体物理学、超导体物理学等等。快闪存储器的运作原理牵涉到量子隧穿理论。超大型集成电路的一个严峻的问题就是电流泄漏。这会造成相当大的电力流失和过热效应。

另外一个重要应用领域是扫描隧道显微镜。普通的显微镜无法观察到很多微小尺寸的物体；可是，扫描隧道显微镜能够清晰地观察到这些物体的细节。扫描隧道显微镜克服了普通显微镜的极限问题（像差限制，波长限制等等）。它可以用隧穿电子来扫描一个物体的表面。

是量子隧穿效应生命起源。有人认为，化学反应中的量子隧穿效应是宇宙中众多有机分子得以合成的基础，也有可能是合成早期生命所需的有机化合物的重要机制。外太空中，温度极低，并且存在着大量的氢元素和氦元素，和大量的甲醛分子作合成原料，这些因素，都有利于量子隧穿效应的发生。通过很多类似的反应，可以由简单的无机原料，突破传统化学反应的禁阻，合成很多复杂的有机化合物。这些有机分子很可能与生命起源有重要关联。生命有序性的自我维持需要依靠酶、色素、DNA、RNA 和其他生化分子的协同合作，而这些生化分子的性质则多数建立在诸如隧穿、相干性和纠缠态等量子现象上。量子范畴内发生的变化引起宏观世界的效应是生命独有的特征，正是生命宏观现象对量子世界的敏感性,让奇特的量子现象造就了宏观的我们。所以说我们的生命是一台复杂的分子机器。

传统的化学反应势能图如上：量子隧穿效应也可以存在于某些化学反应中。此类反应中，反应物分子的波函数从反应势垒穿过即可使反应发生，而在经典的化学反应中，反应物分子只有获得足够能量，越过活化能的能垒，反应才可以发生。量子隧穿效应最常见于有机化学反应中，尤其是一些含活性中间体的反应和某些酶催化的生化反应。它是酶能够显著增加反应速率的一种机制。酶使用量子隧穿效应来转移电子及氢原子、重氢原子一类的原子核。实验也显示出，在某种生理状况下，甚至连葡萄糖氧化酶的氧原子核都会发生量子隧穿效应。