Josephsonov efekt je prolazak uparenih elektrona kroz tanku, izolacijsku dielektričnu barijeru smještenu između dva supravodiča. Bakreni par elektrona prolazi kroz izolacijski sloj kroz efekt tuneliranja. Nema pada napona dok struja ostaje ispod određene razine, koja je poznata kao kritična struja. Pod stalnim, pozitivnim naponima održavaju se izmjenične struje kao i istosmjerne struje od prolaska elektrona. Učinak je teorijski predvidio Brian D. Josephson početkom 1960-ih, a koristi se za mjerenje vrlo niskih temperatura i u Josephsonovim spojnim krugovima koji mogu brzo prebacivati signale za pohranu podataka.
Elektroni prolaze kroz mikroskopski tanak izolacijski film. Josephsonov efekt se može kontrolirati primjenom magnetskog polja koje smanjuje snagu superstruje preko barijere. Magnetska polja blokiraju ulazak u unutrašnjost Josephsonovog spoja frakcijskim vrtlozima. Snaga struje raste i pada u različitim točkama dok se jačina polja pojačava, što omogućuje kontrolu prolaska signala i prebacivanja.
Kada su supravodiči izloženi istosmjernoj struji, parovi elektrona prolaze kroz barijeru jer se oslobađaju elektromagnetski valovi, što rezultira proizvodnjom malih količina svjetlosti umjesto topline. Josephsonov efekt se također može primijeniti na radioelektroniku koja se koristi u ekstremno hladnim uvjetima, jer Josephsonov spoj može raditi kao senzor elektromagnetskih oscilacija. Krugovi temeljeni na ovom spoju također mogu pohranjivati podatke i mogu se proizvoditi u uskim prostorima jer su toliko učinkoviti, pa je moguća upotreba u računalima.
Josephsonov efekt javlja se pri vrlo niskim temperaturama, a najučinkovitiji je na temperaturama blizu nula stupnjeva Kelvina (oko -460°:F). Sustavi koji koriste ovaj efekt mogu biti labavo povezani za mjerenje magnetskih polja. Oni također mogu generirati niske razine snage kao dio generatora koji se mogu projektirati za prebacivanje preko mnogih frekvencija. Kako se Josephsonov efekt koristi ovisi o inženjerskom znanju kvantne fizike, a mjeri se korištenjem raznih složenih matematičkih formula.
Instrumenti koji uključuju Josephsonove spojeve koriste Josephsonov efekt za precizna mjerenja dimenzija, pojačavaju elektromagnetske signale i upravljaju brzim računalima. Josephsonov tunelski spoj prebacuje signale brže od bilo kojeg drugog poluvodičkog prekidača. Takav sustav može raditi na istosmjernim ili mikrovalnim frekvencijama, tako da se supravodiči mogu koristiti u mnogim različitim mjeriteljskim i računalnim aplikacijama.