Xuyên hầm lượng tử, hay
chui hầm lượng tử (tiếng Anh: quantum tunneling) là một
hiệu ứng lượng tử mô tả sự chuyển dịch của hệ
vật chất từ trạng thái này sang trạng thái khác mà thông thường bị ngăn cấm bởi các quy luật vật lý cổ điển.Trường hợp kinh điển là việc hệ vật chất đi xuyên qua "hàng rào
năng lượng", giống như hệ này đã đào "đường hầm" xuyên rào. Trong
cơ học cổ điển, nếu có hai thung lũng và một ngọn đồi ngăn cách, một hòn bi nằm trong thung lũng thứ nhất sẽ không thể vượt qua ngọn đồi để sang thung lũng kia nếu nó không được cung cấp
năng lượng lớn hơn
thế năng trên đỉnh đồi. Trong
cơ học lượng tử, vật chất không được miêu tả như các hòn bi, mà giống các
sóng hơn, trong đó
hàm sóng miêu tả "hòn bi" lan tỏa sang cả bên thung lũng kia, ngay cả khi
vị trí trung bình của nó ở bên thung lũng này. Vì hàm sóng cho biết
xác suất tìm thấy "hòn bi", có một xác suất nhất định trong việc tìm thấy "hòn bi" ở bên thung lũng kia.Hiệu ứng này, như các hiệu ứng lượng tử khác, dễ quan sát nhất đối với các hạt nhỏ ở cỡ
nanomet, khi tính chất
sóng của chúng thể hiện rõ nét.Một ứng dụng quan trọng của hiệu ứng là trong
kính hiển vi quét chui hầm, cho phép quan sát các bề mặt
dẫn điện ở kích thước
nanomet, một kích thước quá nhỏ so với
kính hiển vi quang học sử dụng
ánh sáng ở
bước sóng cỡ
micromet.
Dòng điện thu được do
điện tử "chui hầm lượng tử" từ bề mặt cần quan sát sang đầu đọc cho biết mức năng lượng của hàng rào và do đó mức độ lồi lõm của bề mặt.Hiệu ứng này cũng gây ra sự thất thoát
điện tử trong các
vi mạch tích hợp trong
điện tử học, tiêu tốn điện năng và tỏa
nhiệt cản trở việc tính toán tốc độ cao.Hiệu ứng đường hầm lượng tử cũng cho phép vật chất có xác suất rất thấp vượt qua hàng rào năng lượng khổng lồ ở
hố đen để chui ra ngoài.[
cần dẫn nguồn]