Wie schon der Josephson-Effekt (s. Helmholtz-Preis 1975) so stellt auch der Quanten-Hall-Effekt einen Zusammenhang her zwischen makroskopischen elektrischen Größen einerseits und den Naturkonstanten e (Elementarladung) und h (Planck-Konstante) andererseits. Klaus von Klitzing fand mit dem Quanten-Hall-Effekt, den er 1980 entdeckte, einen neuen Weg, elektrische Widerstandswerte mit sehr hoher Genauigkeit zu realisieren. Wird eine dünne, stromdurchflossene Schicht („zweidimensionales Elektronengas“) bei sehr tiefen Temperaturen einem starken Magnetfeld ausgesetzt, das senkrecht zur Schicht steht, so zeigt der Hall-Widerstand RH, also der Quotient aus Hall-Spannung und Stromstärke, bei Änderung des Magnetfeldes eine stufenförmige Kennlinie.
Auf den Stufen ist der Hall-Widerstand konstant mit den diskreten Werten: RH = RK/i (i = 1,2,...), die man mit hoher Genauigkeit reproduzieren kann. Die Größe RK, die „von Klitzing-Konstante“, ist durch RK = h/e2 gegeben. Ihr Wert beträgt etwa 25,8 kΩ. Die sich aus dem Quanten-Hall-Effekt ergebende Möglichkeit zur Realisierung von Widerstandswerten wurde schon 1980 von der PTB und anderen Metrologie-Instituten aufgegriffen. Welche physikalischen Systeme sich am besten für eine Präzisionsmessung der von Klitzing-Konstanten RK eignen, untersuchten die vier Diplomphysiker Günther Ebert, Thomas Herzog, Harald Obloh und Bert Tausendfreund als Doktoranden bei von Klitzing. Für ihre Arbeit „Zur Anwendung des Quantisierten Hall-Effektes in der Metrologie“ wurden sie mit dem Helmholtz-Preis 1983 ausgezeichnet, der mit 5.000 DM dotiert war.
Im Rahmen ihrer Arbeit hatten die vier Physiker den Hall-Widerstand von Silizium-MOS-Transistoren und Indiumantimonid-Feldeffekttransistoren sowie von verschiedenen Halbleiterheterostrukturen so genau wie möglich gemessen. Wie die Messungen an GaAs-AlGaAs-Heterostrukturen bei einer Temperatur von 1,5 Kelvin und in einem Magnetfeld von etwa 8 Tesla ergaben, blieb der Hall-Widerstand innerhalb eines Magnetfeldbereichs von ca. 1 Tesla nahezu konstant. Seine relative Änderung betrug nur einige 10–8. Heute kann man mit GaAs-AlGaAs-Heterostrukturen, die man z. B. durch Molekularstrahl-Epitaxie herstellt, auf den beiden besonders gut ausgeprägten Widerstandsstufen mit i = 2 und i = 4 Widerstandswerte mit einer relativen Unsicherheit von wenigen 10–9 reproduzieren. Ebenso genau ist auch die von Klitzing-Konstante bekannt und reproduzierbar.
Dank des Quanten-Hall-Effekts und des Josephson-Effekts können die elektrischen Einheiten Ohm und Volt einheitlich definiert und weitergegeben werden.