Tunneli ristmik on punkt, kus kohtuvad kaks erinevat elektrit juhtivat või magnetilist materjali, mis on tavaliselt eraldatud õhukese barjääriga, et viia elektronid ühelt materjalilt teisele. Tunneli ristmiku defineeriv aspekt on see, et mehhaaniliselt on elektronid liiga nõrgad, et tungida läbi ristmiku barjääri, kuid teevad seda ikkagi, järgides põhimõtet, mida nimetatakse kvanttunneliteks. Tunneli ristmikud on kasulikud paljudes kiiresti toimivates elektroonikaseadmetes, näiteks välkmälukiipides, fotogalvaaniliste elementide efektiivsuse suurendamises ja ülikiirete dioodide ehitamisel, mis on võimelised reageerima kõrgematel sagedustel, kui see muidu võimalik oleks.
Kvanttunnelitamise põhimõte, millel põhineb kõigi tunneli ristmike töö, on paika pandud kvantmehaanika teooriatele. Need teooriad väidavad, et kuigi matemaatiliselt puudub elektronil aktiivne mehaaniline energia, et läbida antud barjääri salvestatud energia, ei ole tõenäosus, et iga elektron barjääri läbi murda, kuigi see on äärmiselt väike, null. Kuna elektroni läbimine ilmselgelt kõrgemast barjäärist ei ole tavaliselt matemaatiliselt ega mehaaniliselt võimalik, kuid on sellegipoolest olemas, on teadlased oletanud, et elektron saavutab selle kvantmehaanika teooria, mida nimetatakse laine-osakeste duaalsuseks, tulemusena.
Laine-osakeste duaalsuse teooria väidab, et kõik aine vormid, tunneli ristmiku puhul elekter, eksisteerivad korraga kahes erinevas olekus. Esiteks eksisteerib aine osakese, näiteks elektronina, millel on oma massi ja kiiruse tõttu teatud hulk aktiivset mehaanilist energiat. Teiseks eksisteerib aine lainekujuna, mis töötab ja vibreerib teatud sagedusel.
Laine-osakeste duaalsuse tulemusena ei pruugi elektronil olla aktiivset mehaanilist energiat barjääri läbimiseks; aga piisavalt kõrge sageduse korral võib sellel olla piisavalt lainekuju energiat barjääri läbimiseks. Piisavalt kõrgel sagedusel võib elektroni lainekujuline energia sõna otseses mõttes vibreerida läbi madalsagedusbarjääri tegevuses, mida nimetatakse kvanttunneldamiseks. Kvanttunneliga seotud väga kõrgete sageduste tulemusena toimuvad kaasatud elektronide tegevused ülikiiresti, mis võimaldab tunneli ristmikku kasutaval seadmel ülikiiresti töötada. Seda kiirust saab seejärel kasutada kas elektriseadmete töö kiirendamiseks või väga kiiresti liikuvate energiavormide, näiteks valguslainete tuvastamiseks, tuvastamiseks ja neile reageerimiseks.
Praktikas kasutatakse tunneli ristmikke eelkõige elektroonikas. Need tagavad välkmällu lugemise ja kirjutamise kiiruse, võimaldavad toota ülikiireid ostsillaatoreid, mis suurendavad arvutite töökiirust, ning võimaldavad ehitada teaduslikke instrumente, mis suudavad tuvastada ja töötada kõrge kiirgusega keskkondades.
Tunneli ristmikku saab kasutada ka valgusenergiaga suhtlemiseks ja see on seotud mitmete valgusega seotud uurimisprojektidega. Puhta energia uuringutes lisatakse see suure tõhususega päikesepatareidesse, kus selle kõrged töösagedused võimaldavad sellel sama valgushulgaga koguda rohkem energiat kui tavalised elemendid. Seda kasutatakse ka koos ülijuhtidega digikaameratega sarnaste detektorite tootmiseks, välja arvatud see, et need näevad ultraviolettkiirgust, röntgenikiirgust ja palju muud tüüpi lainekuju energiat ja kiirgust.