​生活中每个人都要和计量单位打交道。当我们去市场买菜的时候，不管是肉或者菜通常都是以斤为单位。如果顾客觉得商家的称不够准确，那么他就会把商品放在公平秤上再一次进行测量。而公平秤是由计量人员使用统一的计量标准来保证的，因此这个统一的计量标准就变得非常重要了。

在秦朝统一之前，我国古代有着多种计量标准。秦灭六国之后，秦始皇意识到统一计量标准的重要性，于是便开始设置一些标准的度量。1973年出土的“秦权”就是当时度量质量的国家标准。

在早期欧洲，人们使用身体的某个部位来定义计量单位。例如他们的英尺是采用脚的长度来进行定义的，我们可以看到英尺(foot)的英文和脚的英文是一样的。但每个人的脚的长度是不一样的，因此他们可能会选择以国王的脚为标准。到了工业革命开始以后，由于社会发展的需要，对计量标准提出了更高的要求。18世纪，科学家把子午线的四万分之一定为长度计量标准1米，他们还把4摄氏度时1升的水定义为1千克。这些计量标准相较以前有了很大的提升，对科学的发展也做出了很大的贡献，但是这还是远远不够的。

19世纪中期，机械制造业的发展和国际贸易的需求要求计量标准更为精确。用子午线和水来定义长度和质量不仅精度不够高，而且单位量值也不容易复现。因此，为了保障各国单位的一致性，1875年建立了国际米制公约，成立了国际计量局。国际计量局制造了两种著名的实物标准：一种是“米原器”，另一种是“千克原器”。

米原器是一根截面为X形的铂铱合金尺，它上面的两个刻度之间的长度就被定义为1米。千克原器是一个铂铱合金圆柱体，它的质量就被定义为1千克。这两个实物都是利用当时最好的材料和工艺，稳定性相当不错。各国只要把自己的标准量和它们一对比，就可以把自己国家的单位换算到国际米制标准上。

这种使用实物作为标准的做法在100年内发挥了重大的作用。但是进入20世纪后，工业和科技的飞速发展给计量标准提出了更高的要求，现有的实物标准已经不能满足要求了，其不足之处主要有三点。

第一，这样的标准实物制成之后总会有一些难以控制的因素，比如某些物理、化学过程使它的特性缓慢地进行改变，因此其保存的量值也会发生变化。而这种变化是非常缓慢的，很难准确地查明它。第二，计量标准就只有一个或者一套，一旦发生天灾人祸等因素造成它的丢失，那么很难再一模一样的复制出同一个东西，因此原来的测量值也会中断。第三，量值的传递非常繁杂，从标准实物到现实生活中的应用场景要经过多次传递，准确度也会在此时大打折扣。

因此，科学家想要制定一种标准与宏观的参数无关，如形状、大小等，它可以消除各种宏观参数产生的不稳定漂移。更重要的是，它可以在任何时间、任何地点复现，而不像实物标准一旦毁坏就再也不能准确复原了。于是，量子计量标准就应运而生。

第一个量子计量标准是1960年国际计量局采用的Kr原子光波长度基准。它的原理是采用Kr原子两个特定能级之间发生量子跃迁所发生的光波波长作为长度标准，它的精度能达到10^-9量级。之后，由于激光技术的发展，制成了一系列稳定的激光器。1983年，基于激光波长的长度标准取代了Kr原子的光波长度标准，它的精度能达到10^-15量级。

对质量标准的努力过程就比较漫长。多国联合科学家团队曾提出使用硅原子的数目作为质量标准，原理是这样的：它们先利用硅单晶制作成一个标准的直径10厘米的球体，然后用X射线测量晶体常数，最后通过分析可计算出硅原子的数目，于是我们就知道1千克硅含有多少个硅原子了。

但是这样做却遇到了一些困难。实际的硅晶体并不是完美的，它的内部会有缺位、空穴等缺陷，这就造成了计量原子数目的不准确。还有其表面的氧化层也会造成一些质量上的误差，硅的同位素有28、29、30三种，也无法对它们的丰度进行精密测量。因此，使用此种方案的不确定度达到10^-7量级，比实物标准精度更低。

另一种有希望建立量子质量标准的是“瓦特天平法”，它原本是为了统一力学功率和电学功率而提出的。在天平的一边有砝码，另一边有一个磁场和运动线圈，运动线圈受到的力和砝码的重量平衡时，我们就能以此来定义质量。后来又经过一系列的发展，科学家已经能用瓦特天平法来精确测量普朗克常数h了。

2018年，国际计量局开会决定利用普朗克常数来定义质量，并且该决定在2019年5月20日生效。其原理是利用光子的能量公式E=hν和爱因斯坦质能方程E=mc^2进行换算。