在普通导体中，电子的运动轨迹是杂乱无章的，不断发生碰撞。当在导体两端加上电极之后，电子就会形成横向漂移的稳定电流。如果在垂直的方向加上外磁场，材料里的电子由于磁场的作用力，会跑到导体的一边形成积累电荷，最终会达到平衡形成稳定的霍尔电压，这就是霍尔效应。

当外磁场足够强，温度足够低时，导体中间的电子会在原地打转。而边界上则会形成不易被外界干扰的半圆形跳跃的单向导电通道，即量子霍尔效应。

最近，我国科学家们发现了一种内部绝缘，表面导电的“明星”拓扑材料、拓扑绝缘体。其导电通道不受表面形貌、非磁性杂志等因素的影响，是能够稳定存在，量耗散极地的理想导体。如果在其中掺入磁性原子形成稳定磁场，这样无需外加磁场就能够形成稳定的基本没有耗散的量子反常霍尔效应。它的应用将会为半导体工业带来又一次的革命。