Квантовое туннелирование , также известное как туннелирование ( US ), представляет собой квантово-механическое явление, при котором волновая функция может распространяться через потенциальный барьер .
Прохождение через барьер может быть конечным и экспоненциально зависит от высоты и ширины барьера. Волновая функция может исчезнуть с одной стороны и вновь появиться с другой. Волновая функция и ее первая производная непрерывны . В установившемся режиме поток вероятности в прямом направлении пространственно однороден. Ни одна частица или волна не потеряны. Туннелирование происходит с барьерами толщиной около 1–3 нм и меньше. [1]
Некоторые авторы также идентифицируют простое проникновение волновой функции в барьер без передачи на другую сторону как туннельный эффект. Квантовое туннелирование не предсказывается законами классической механики , где для преодоления потенциального барьера требуется потенциальная энергия.
Квантовое туннелирование играет важную роль в физических явлениях, таких как ядерный синтез . [2] Он применяется в туннельных диодах , [3] в квантовых вычислениях и в сканирующем туннельном микроскопе .
Эффект был предсказан еще в начале 20 века. Его признание как общего физического явления произошло в середине века. [4]
Предполагается, что квантовое туннелирование создаст физические ограничения на размер транзисторов , используемых в микроэлектронике , из-за того, что электроны могут туннелировать мимо транзисторов, которые слишком малы. [5] [6]