Süperiletkenlik, belirli malzemelerin kritik bir sıcaklığın (Tc) altına soğutulduğunda elektriksel direncinin tamamen sıfıra inmesi ve içlerindeki manyetik alanı dışarı itmesi (Meissner etkisi) durumudur. Bu durum direncin sadece çok azalması değil, makroskopik ölçekte gözlenen kusursuz bir kuantum faz geçişidir.

Normal iletkenlerde akım taşıyan elektronlar kristal örgüdeki titreşen atomlara çarparak enerji kaybeder ve ısı üretir. Standart süperiletkenlerde ise (BCS teorisi uyarınca) kritik sıcaklığın altında elektronlar, kafes titreşimleri yani fononlar dolayımıyla birbirine bağlanarak Cooper çiftleri oluşturur. Bu çiftler bozon gibi davranıp tek bir kolektif kuantum dalga fonksiyonuna kilitlenir, böylece atomik örgüye enerji aktarmadan, yani sıfır dirençle akarlar.

Süperiletkenliğin pratik uygulamaları temel olarak sıfır elektriksel dirençten ve manyetik alanları hapsetme ya da dışlama yeteneğinden doğar:

• Tıbbi Görüntüleme (MR): Hastanelerdeki manyetik rezonans cihazları en yaygın ticari örnektir. Süperiletken bobinler içinden geçen akım hiç direnç görmediği için, neredeyse sıfır kayıpla devasa ve son derece kararlı manyetik alanlar üretilir.
• Parçacık Hızlandırıcılar: CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi sistemlerdeki dev dipol mıknatıslar, ışık hızına yakın hareket eden parçacık demetlerini yörüngede tutmak için süperiletken kablolarla çalıştırılır.
• Manyetik Levitasyon (Maglev): Tip II süperiletkenlerin manyetik akı çizgilerini hapsetmesi (kuantum kilitlenmesi) sayesinde trenler raylara hiç temas etmeden, sürtünmesiz biçimde havada asılı kalarak çok yüksek hızlara ulaşır.
• Hassas Ölçüm ve Dedektörler: SQUID aygıtları kalp ve beyindeki son derece zayıf manyetik alanları ölçecek kadar duyarlıdır. Ayrıca süperiletken nanotelli tek foton dedektörlerinde (SNSPD) optik haberleşme ve kuantum deneyleri için tekil fotonların soğurulduğu andaki minik direnç sıçraması elektrik sinyaline çevrilir.
• Kuantum Hesaplama: Günümüz kuantum işlemcilerinde sıkça kullanılan transmon kübitler, Josephson eklemleri içeren süperiletken devre mimarilerine dayanır.

Buradaki en büyük pratik engel soğutma maliyetidir. Konvansiyonel süperiletkenler sıvı helyuma (yaklaşık 4 Kelvin) ihtiyaç duyarken, yüksek sıcaklık süperiletkenleri sıvı azotla (77 Kelvin) çalışabilir. Ancak oda sıcaklığı ve standart atmosfer basıncında çalışan doğrulanmış bir süperiletken henüz elde edilebilmiş değildir.