Kvantni Hallov učinek je dobro sprejeta teorija v fiziki, ki opisuje obnašanje elektronov v magnetnem polju pri izjemno nizkih temperaturah. Opažanja učinka jasno utemeljujejo teorijo kvantne mehanike kot celote. Rezultati so tako natančni, da standard za merjenje električnega upora uporablja kvantni Hallov učinek, ki prav tako podpira delo na superprevodnikih.
Hallov učinek, ki ga je leta 1879 odkril Edwin Hall, opazimo, ko električni tok teče skozi prevodnik, nameščen v magnetnem polju. Nosilci naboja, ki so običajno elektroni, lahko pa tudi protoni, se zaradi vpliva magnetnega polja razpršijo na stran prevodnika. Fenomen si lahko predstavljamo kot serijo avtomobilov, ki jih je zaradi močnega vetra potisnil bočno med vožnjo po avtocesti. Avtomobili uberejo ukrivljeno pot, ko poskušajo voziti naprej, vendar so prisiljeni vstran.
Razvija se potencialna razlika med stranicami prevodnika. Razlika napetosti je precej majhna in je odvisna od sestave prevodnika. Ojačanje signala je potrebno za izdelavo uporabnih instrumentov, ki temeljijo na Hallovem učinku. To neravnovesje v električnem potencialu je načelo Hallove sonde, ki meri magnetna polja.
S priljubljenostjo polprevodnikov so se fiziki začeli zanimati za preučevanje Hallovega učinka v tako tankih folijah, da so bili nosilci naboja v bistvu omejeni na gibanje v dveh dimenzijah. Na prevodne folije so navajali tok pod močnimi magnetnimi polji in nizkimi temperaturami. Namesto da bi videli elektrone, ki so vlečeni vstran v ukrivljenih neprekinjenih poteh, so elektroni naredili nenadne skoke. Ko se je jakost magnetnega polja spremenila, so bili ostri vrhovi odpornosti proti toku na določenih energetskih ravneh. Vmes med vrhovi se je upor zmanjšal na vrednost blizu nič, kar je značilnost nizkotemperaturnih superprevodnikov.
Fiziki so tudi ugotovili, da raven energije, ki je potrebna za povzročitev skoka upora, ni odvisna od sestave prevodnika. Vrhovi odpornosti so se pojavili pri celoštevilnih večkratnikih drug drugega. Ti vrhovi so tako predvidljivi in dosledni, da se lahko instrumenti, ki temeljijo na kvantnem Hallovem učinku, uporabijo za ustvarjanje standardov odpornosti. Takšni standardi so bistveni za testiranje elektronike in zagotavljanje zanesljivega delovanja.
Kvantna teorija atomske strukture, ki je koncept, da je energija na voljo v diskretnih celih paketih na subatomski ravni, je napovedala kvantni Hallov učinek že leta 1975. Leta 1980 je Klaus von Klitzing prejel Nobelovo nagrado za fiziko za svojo odkritje, da je bil kvantni Hallov učinek res natanko diskreten, kar pomeni, da lahko elektroni obstajajo le v ostro določenih ravneh energije. Kvantni Hallov učinek je postal še en argument v podporo kvantne narave snovi.