原子钟革新了导航
自从有了原子钟 ， 人类计时的精度以几乎每十年提高一个数量级的速度飞速发展 ， 20世纪末达到了10-14量级 ， 即误差约为1秒/300万年 。
一如18世纪和19世纪最先进的时钟为航海导航带去了革命性的进步 ， 信息时代的原子钟同样革新了导航 。 在原子钟基础上建立的全球定位导航系统（如美国的GPS） ， 覆盖了整个地球98%的表面 ， 这也将原子钟的信号广泛地应用到了人类活动的各个领域 。
不管是在我们的智能手机上还是导弹头上 ， GPS都可以通过确定至少4颗卫星距离地球端接收器之间的距离 ， 来进行定位 。 从相隔20000公里的卫星发送光速信号 ， 用大约66毫秒可到达我们手里 。 如果我们距离卫星移动了10米 ， 信号则还要再多用33纳秒（0.000000033秒） 。
GPS接收器必须能捕捉到传输时间和到达时间之间如此微小的差异 。 为了实现这一目标 ， GPS不仅需要将数颗卫星送入太空 ， 而且要在每颗卫星上放置一台原子钟 。 通过测量来自不同卫星的信号到达的时间差 ， GPS接收器可以使用三角测量法来计算其纬度、经度和海拔高度 。 今天的原子钟和GPS卫星不仅可以告知我们在什么位置 ， 还能告诉我们如今正处于哪个地方 。
由俄罗斯航空航天国防军运营的全球卫星导航系统（GLONASS）提供了全球定位系统（GPS）系统的替代方案 ， 是全球覆盖范围和精度相当的第二个航行系统 。 GLONASS的时间（GLONASST）由GLONASS中央同步器生成 ， 通常优于1000ns 。 与GPS不同 ， GLONASS时标实现了闰秒 ， 如UTC 。
由欧盟主导的伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system）则于2016年12月15日开始提供全球早期作战能力（EOC） ， 提供第三个和第一个非军事应用的全球卫星导航系统 。
伽利略系统时间（GST）也是一个连续的时间尺度 ， 由精确计时设施在意大利富尔奇的伽利略控制中心的地面上生成 。 伽利略系统提供30ns的定时精度 。 每颗伽利略卫星都有两个无源氢脉泽和两个铷原子钟 ， 用于船舶定时 。 伽利略导航消息包括GST、UTC和GPST之间的差异（以促进互操作性） 。
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System ， BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统 。 北斗时间（BDT）是从2006年1月1日0：00：00 UTC开始的连续时间刻度 ， 并在100ns内与UTC同步 。 北斗卫星导航系统于2011年12月在中国投入运营 ， 使用了10颗卫星 ， 并于2012年12月开始向亚太地区的客户提供服务 。
今天 ， 我们对时间的测量 ， 可以比对其他任何东西的测量都更精确 。 更甚至 ， 空间都已经包含在了时间里：1米的定义是光在1/299792458秒中所传播的距离 。
现代时钟除了体现在它们的分辨率和准确度上；还体现在它们的范围上 。 为了测量一粒盐、一个人或一辆卡车的重量 ， 过去 ， 人们需要3种类型极为不同的秤 。 相反 ， 原子钟可以用来测量GPS卫星无线电信号的纳秒级延迟 ， 也可以测量地球每年绕太阳运行的时间 ， 并在地球运行变缓加上适当的闰秒 。 人类所构思或创造出来的设备 ， 没有能在准确度或范围上超过时钟的 。
关于精确的革命
在原子钟发展的同时 ， 随着激光冷却原子技术的发展 ， 利用激光冷却的原子制造的冷原子钟使时间测量的精度进一步提高 。 冷原子钟是通过降低原子温度 ， 使原子能级跃迁频率更少地受到外界干扰 ， 从而实现更高精度的原子钟 。
目前 ， 最准确的原子钟是将原子冷却到接近绝对零度的温度 ， 用激光减慢原子热运动并在充满微波的空腔中的原子容器中对原子进行探测 ， 对这些几乎不动的原子进行测量 ， 结果会更加准确——地面上精确度最高的冷原子喷泉钟的误差已经缩小到1秒/3亿年 ， 更高精度的冷原子光钟也在飞速发展中 。 比如 ， NIST-F1原子钟 ， 它是美国的国家主要时间和频率标准之一 。
冷原子钟的下一步 ， 是走向空间冷原子钟 。 与地面冷原子钟不同 ， 空间冷原子钟主要利用了空间的微重力环境 。 在微重力环境下 ， 原子团可以做超慢速匀速直线运动 。 处于纯量子基态上的原子经过环形微波腔 ， 与分离微波场两次相互作用后产生量子叠加态 ， 经由原子双能级探测器测出处于两种量子态上的原子数比例 ， 获得原子跃迁概率 ， 改变微波频率即可获得原子钟的冉赛条纹谱线 ， 利用该谱线反馈到本地振荡器即可获得高精度的时间频率标准信号 。
科学家们预计 ， 在微重力环境下所获得的冉赛条纹谱线线宽可达0.1Hz ， 比地面冷原子喷泉钟谱线窄一个数量级 ， 从而可以获得更高精度的原子钟信号 。
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