電學的計量標準，在建立量子電壓基準之前，保存、復現和傳遞電壓基本單位-伏特的方法是采用一組飽和式惠斯登標準電池的端電壓的平均值來實現的。惠斯登電池兩端的電動勢約為1.018V，我們稱這種由標準電池組構成的電壓基準為實物基準。

　　隨著工業水平的提高，對計量工作準確度的要求也越來越高，而電壓實物基準由于受制作工藝、使用材料、技術條件的限制，很難將它所保存的電壓標準的不確定度水平進一步提高。同時，電壓實物基準的弱點也越來越突出，主要有電池的保存環境和電池自身的穩定性。

　　對實物基準的保存，除了要考慮到實物基準免受各種(例如戰爭、地震、運輸等)可能因素產生的機械損害之外，對大氣壓、濕度和溫度等實驗室的保存條件也提出了更高的要求。惠斯登電池的溫度系數大約為40μV/ ℃。當存放電池的環境溫度變化0.001℃時，由惠斯登電池所保存的電壓標準將改變4×10-8。電池自身的不穩定性可以用年變換量的指標來描述。用高穩定性的量子電壓基準對惠斯通電池所保存的lV電壓標準進行觀測發現，1.018V電壓值隨時間緩慢漂移，對所觀測的一個電池組的平均值進行統計處理后得到年變化量約為1×10-7量級。

　　我國于1993年和1999年先后建立了lV和10V約瑟夫森量子電壓基準，在電學計量領域里完成了電壓單位伏特從實物基準到自然基準的過渡。自然基準比較實物基準不僅穩定性好、易復現，其不確定度的技術指標可以達到1×10-8的數量級。