Kvantni Hallov efekt je dobro prihvaćena teorija u fizici koja opisuje ponašanje elektrona unutar magnetskog polja pri ekstremno niskim temperaturama. Promatranja učinka jasno potkrepljuju teoriju kvantne mehanike u cjelini. Rezultati su toliko precizni da standard za mjerenje električnog otpora koristi kvantni Hallov efekt, koji također podupire rad na supravodičima.
Hallov efekt, koji je otkrio Edwin Hall 1879. godine, opaža se kada struja električne energije prolazi kroz vodič smješten u magnetsko polje. Nosioci naboja, koji su obično elektroni, ali mogu biti i protoni, raspršuju se na stranu vodiča zbog utjecaja magnetskog polja. Fenomen se može vizualizirati kao niz automobila gurnutih u stranu zbog jakog vjetra dok se spuštaju niz autocestu. Automobili kreću zakrivljenom putanjom dok pokušavaju voziti naprijed, ali su prisiljeni bočno.
Razvija se razlika potencijala između strana vodiča. Razlika napona je prilično mala i funkcija je sastava vodiča. Pojačanje signala potrebno je za izradu korisnih instrumenata temeljenih na Hallovom efektu. Ova neravnoteža u električnom potencijalu je princip iza Hallove sonde koja mjeri magnetska polja.
Uz popularnost poluvodiča, fizičari su se zainteresirali za ispitivanje Hallovog efekta u folijama tako tankim da su nosioci naboja bili u biti ograničeni na kretanje u dvije dimenzije. Primjenjivali su struju na vodljive folije pod jakim magnetskim poljima i niskim temperaturama. Umjesto da vide elektrone povučene u stranu u zakrivljenim kontinuiranim stazama, elektroni su napravili nagle skokove. Bilo je oštrih vrhova u otporu strujanju na određenim energetskim razinama kako se mijenjala jačina magnetskog polja. Između vrhova, otpor je pao na vrijednost blizu nule, što je karakteristika supravodiča niske temperature.
Fizičari su također shvatili da razina energije potrebna za izazivanje skoka otpora nije bila funkcija sastava vodiča. Vrhovi otpora javljali su se na višestrukim cijelim brojem. Ovi vrhovi su toliko predvidljivi i dosljedni da se instrumenti temeljeni na kvantnom Hallovom efektu mogu koristiti za stvaranje standarda otpora. Takvi su standardi bitni za testiranje elektronike i osiguravanje pouzdanih performansi.
Kvantna teorija atomske strukture, koja predstavlja koncept da je energija dostupna u diskretnim, cijelim paketima na subatomskoj razini, predvidjela je kvantni Hallov efekt još 1975. Godine 1980. Klaus von Klitzing dobio je Nobelovu nagradu za fiziku za svoj otkriće da je kvantni Hallov efekt doista bio točno diskretan, što znači da su elektroni mogli postojati samo u oštro definiranim razinama energije. Kvantni Hallov efekt postao je još jedan argument u prilog kvantne prirode materije.