1962年，英国物理学家布赖恩·约瑟夫森从理论上对超导电子对的隧道效应作了预言，对于超导体-绝缘层-超导体互相接触的结构，当绝缘层的厚度只有几十埃时，超导体内的电子对就有可能穿透绝缘层势垒形成电流，而隧道结两端没有电压，即绝缘层也成了超导体。此时发生的量子力学隧道效应称为“约瑟夫森效应”。

　　约瑟夫森效应是宏观量子效应的一种体现。在约瑟夫森的预测之前，人们仅知道非超导状态的电子可以借由量子隧穿效应流过绝缘层。约瑟夫森首次预测了超导状态下库柏对的隧穿现象，也因此获得了1973年诺贝尔物理学奖。

　　交流约瑟夫森效应结两端的直流电压V≠0时，通过结的电流是一个交变的振荡超导电流，振荡频率（称约瑟夫森频率）f与电压V成正比，即f=(2e/h) V，e为电子电量，h为普朗克常数。而直流约瑟夫森效应实际在1962年之前已经在实验中被发现。美国国家标准技术研究所（NIST）按照交流约瑟夫森效应成功制作出了1伏特电压标准，它是由19,000个串连的约瑟夫森结阵列所达成的电压计量基准。然而，这一研究成果的重要意义远不在于此，它由此开启了用基本物理常数对基本单位定义的新篇章。