20世纪80年代前，各国的计量标准实验室采用一组饱和式韦斯顿电池维持标准电压。由于实物基准韦斯顿电池的特性会随时间和环境的变化发生漂移和微小的变化，特别是为了比对，在运送过程中问题更大，不确定度只能达到10^-6。此外，一旦由于天灾人祸导致实物基准损坏，就无法完全一模一样地复制出来，原来连续保存的单位量值也会中断。自80年代起，国际上开始探讨利用基于物理效应的新一代量子基标准取代传统的实物基标准。

作为宏观量子态的超导体，在一定条件下出现约瑟夫森效应（超导隧道效应），根据超导交流约瑟夫森效应，用一定频率的微波辐照约瑟夫森结时，在结的两端可以得到一系列量子化电压台阶，每一电压台阶的电压值为：

式中为正整数；为微波频率；，由电荷和普朗克常数确定，，称为约瑟夫森常数。因为微波频率可以精确地确定，因此约瑟夫森结上的电压也可以精确地确定。超导电压基准就是基于这一原理而建立的。这种基于超导物理原理建立的量子电压基准，不受外界影响，可以在任何时间、任何地点用相同的原理和装置复现，它不随外界环境及时间的变化而波动。由于微波频率通常在10～100吉赫兹，因此单一约瑟夫森结所产生的标准电压在20～200微伏数量级，由成千上万个约瑟夫森结所组成的阵列则可以输出1伏，甚至10伏的电压。国际计量委员会规定，自1990年1月1日起国际上启用超导电压基准，代替原来由标准电池维持的实物基准。超导电压基准的稳定性和复现准确度提高了2～3个数量级，不确定度达到10^-10。