Tunnelin risteys on piste, jossa kohtaavat kaksi eri sähköä johtavaa tai magneettista materiaalia, jotka on yleensä erotettu ohuella esteellä, elektronien siirtämiseksi materiaalista toiseen. Tunnelin risteyksen ratkaiseva piirre on se, että mekaanisesti elektronit ovat liian heikkoja tunkeutumaan risteyksen esteen läpi, mutta tekevät sen joka tapauksessa kvanttitunneloinnin periaatteen mukaisesti. Tunneliliitännät ovat hyödyllisiä monissa nopeatoimisissa elektronisissa laitteissa, kuten flash-muistisiruissa, lisäävät aurinkokennojen tehokkuutta ja rakentavat erittäin nopeita diodeja, jotka pystyvät reagoimaan korkeammilla taajuuksilla kuin muuten olisi mahdollista.
Kvanttitunnelointiperiaate, johon kaikkien tunneliliitosten toiminta perustuu, perustuu kvanttimekaniikan teorioihin. Nämä teoriat väittävät, että vaikka matemaattisesti elektronilta puuttuu aktiivinen mekaaninen energia kulkemaan tietyn esteen tallennetun energian läpi, mahdollisuudet, että elektroni rikkoo esteen, vaikkakin erittäin pieni, eivät ole nolla. Koska elektronin ohittaminen ilmeisesti ylivoimaisen esteen kautta ei ole normaalisti matemaattisesti tai mekaanisesti mahdollista, mutta kuitenkin olemassa, tutkijat ovat arvelleet, että elektroni saavuttaa tämän kvanttimekaniikan teorian, jota kutsutaan aalto-hiukkasdualiteetiksi, tuloksena.
Aalto-hiukkasten kaksinaisuusteoria toteaa, että kaikki aineet, tunnelin risteyksen tapauksessa sähkö, ovat olemassa kahdessa eri tilassa samanaikaisesti. Ensinnäkin aine on hiukkasena, kuten elektronina, jolla on tietty määrä aktiivista mekaanista energiaa massansa ja nopeutensa vuoksi. Toiseksi asia on aaltomuotona, joka toimii ja värisee tietyllä taajuudella.
Aalto-hiukkasten kaksinaisuuden seurauksena elektronilla ei ehkä ole aktiivista mekaanista energiaa kulkemaan esteen läpi; riittävän korkealla taajuudella sillä voi kuitenkin olla riittävä aaltomuotoenergia kulkemaan esteen läpi. Riittävän korkealla taajuudella elektronin aaltomuotoenergia voi kirjaimellisesti värähdellä matalataajuisen esteen läpi toiminnassa, jota kutsutaan kvanttitunneliksi. Kvanttitunnelointiin liittyvien erittäin korkeiden taajuuksien vuoksi mukana olevien elektronien toiminta tapahtuu erittäin nopeasti, mikä mahdollistaa tunnelin risteystä käyttävän laitteen toiminnan erittäin nopeasti. Tätä nopeutta voidaan sitten käyttää joko nopeuttamaan sähkölaitteiden toimintaa tai havaitsemaan, tunnistamaan ja reagoimaan hyvin nopeasti liikkuviin energiamuotoihin, kuten valoaaltoihin.
Käytännössä tunneliliitoksia käytetään pääasiassa elektroniikassa. Ne tarjoavat nopeuden lukemiseen ja kirjoittamiseen flash-muistista ja muistista, mahdollistavat erittäin nopeiden oskillaattoreiden valmistamisen, jotka lisäävät tietokoneiden toimintanopeutta, ja mahdollistavat tieteellisten instrumenttien rakentamisen, jotka voivat havaita ja toimia korkean säteilyn ympäristöissä.
Tunnelin risteystä voidaan käyttää myös vuorovaikutuksessa valoenergian kanssa, ja se on mukana useissa valoon liittyvissä tutkimushankkeissa. Puhtaan energian tutkimuksessa se sisällytetään tehokkaisiin aurinkokennoihin, joissa sen korkeat toimintataajuudet antavat sille mahdollisuuden kerätä enemmän energiaa kuin perinteiset kennot samasta valomäärästä. Sitä käytetään myös suprajohteiden kanssa digitaalikameroissa käytettävien kaltaisten ilmaisimien tuottamiseen, paitsi että ne näkevät ultraviolettisäteilyn, röntgensäteet ja monet muut aaltomuodon energiat ja säteilyt.