Kuantum Hall etkisi fizikte manyetik alandaki elektronların aşırı düşük sıcaklıklarda davranışını tanımlayan iyi kabul edilmiş bir teoridir. Etki gözlemleri, bir bütün olarak kuantum mekaniği teorisini açıkça kanıtlamaktadır. Sonuçlar o kadar kesindir ki, elektrik direncinin ölçülmesinde kullanılan standart, süper iletkenlerde yapılan çalışmaları da destekleyen kuantum Hall etkisini kullanır.
Edwin Hall tarafından 1879'da keşfedilen Hall etkisi, bir elektrik akımının manyetik alana yerleştirilmiş bir iletkenden geçtiğinde gözlenir. Genellikle elektron olan ancak proton olabilen şarj taşıyıcıları, manyetik alanın etkisinden dolayı iletken tarafına dağılır. Fenomen, otoyolda inerken kuvvetli bir rüzgar nedeniyle yanlara doğru itilen bir dizi otomobil olarak görülebilir. Arabalar ileriye doğru sürmeye çalışırken kıvrımlı bir yol izliyor ancak yana doğru zorlanıyor.
İletkenin kenarları arasında potansiyel bir fark gelişir. Voltaj farkı oldukça küçüktür ve iletken bileşiminin bir işlevidir. Sinyalin büyütülmesi, Hall etkisine dayalı faydalı enstrümanlar yapmak için gereklidir. Elektrik potansiyelindeki bu dengesizlik, manyetik alanları ölçen bir Hall sondasının arkasındaki ilkedir.
Yarı iletkenlerin popülaritesi ile fizikçiler, Hall efektinin folyolar üzerindeki etkisini incelemekle ilgilenmeye başladı, yük taşıyıcılar esas olarak iki boyutta hareket ile sınırlandırıldı. İletken folyolara güçlü manyetik alanlar ve düşük sıcaklıklar altında akım uyguladılar. Elektronların kavisli sürekli yollarda yanlara doğru çekildiğini görmek yerine, elektronlar ani sıçramalar yaptı. Manyetik alan kuvveti değiştikçe, belirli enerji seviyelerinde akmaya karşı dirençte keskin zirveler vardı. Tepeler arasında, direnç, düşük sıcaklıktaki süper iletkenlerin bir özelliği olan sıfıra yakın bir değere düştü.
Fizikçiler, dirençli bir yükselmeye neden olmak için gerekli enerji seviyesinin, iletken bileşiminin bir fonksiyonu olmadığını da fark ettiler. Direnç zirveleri, birbirlerinin tam sayı katlarında meydana geldi. Bu tepeler o kadar tahmin edilebilir ve tutarlıdır ki, kuantum Hall etkisine dayalı enstrümanlar direnç standartları oluşturmak için kullanılabilir. Bu standartlar, elektroniklerin test edilmesi ve güvenilir performansın sağlanması için önemlidir.
Enerjinin, atom altı seviyedeki kesikli, bütün paketlerde mevcut olduğu kavramı olan atomik yapının kuantum teorisi, 1975 gibi erken bir sürede kuantum Hall etkisini öngörmüştü. 1980 yılında, Klaus von Klitzing, Fizik dalında Nobel Ödülü'nü aldı. kuantum Hall etkisinin tamamen ayrık olduğu keşfi, elektronların yalnızca keskin bir şekilde tanımlanmış enerji seviyelerinde var olabileceği anlamına gelir. Kuantum Hall etkisi, maddenin kuantum niteliğini destekleyen başka bir argüman haline gelmiştir.
