De ontwikkeling van atoomklokken gedurende de twintigste eeuw is fundamenteel geweest voor veel van de technologieën die we elke dag gebruiken. Zonder atoomklokken zouden veel van de innovaties van de twintigste eeuw gewoonweg niet bestaan.

Satellietcommunicatie, wereldwijde positionering, computernetwerken en zelfs internet zouden niet kunnen functioneren zoals we gewend zijn als het niet voor atoomklokken was en hun uiterste precisie in tijdregistratie.

Atoomklokken zijn ongelooflijk nauwkeurige chronometers die geen seconde verliezen in miljoenen jaren. Ter vergelijking: digitale klokken kunnen elke week een seconde verliezen en de meest ingewikkeld nauwkeurige mechanische klokken verliezen nog meer tijd.

De reden voor de ongelooflijke precisie van een atoomklok is dat deze gebaseerd is op een oscillatie van een enkel atoom. Een oscillatie is slechts een trilling op een bepaald energieniveau. In het geval van de meeste atoomklokken zijn ze gebaseerd op de resonantie van het cesiumatoom dat exact 9,192,631,770 keer per seconde oscilleert.

Veel technologieën vertrouwen nu op atomaire klokken vanwege hun ongebreidelde nauwkeurigheid. Het globale positiesysteem is een goed voorbeeld. GPS-satellieten hebben allemaal een atoomklok aan boord en het is deze timinginformatie die wordt gebruikt om de positionering uit te werken. Omdat GPS-satellieten communiceren met behulp van radiogolven en ze reizen met de snelheid van het licht (180,000-mijlen per seconde in een vacuüm), kunnen kleine onnauwkeurigheden in de tijd de positie onnauwkeurig maken met honderden mijlen.

Een andere toepassing die het gebruik van atoomklokken vereist, bevindt zich in computernetwerken. Wanneer computers over de hele wereld met elkaar praten, is het noodzakelijk dat ze allemaal dezelfde timingbron gebruiken. Als dat niet het geval was, zouden tijdgevoelige transacties zoals winkelen op het internet, online reserveringen, de beurs en zelfs het verzenden van een e-mail bijna onmogelijk zijn. E-mails zouden arriveren voordat ze werden verzonden en hetzelfde artikel op een internetsite kon aan meer dan één persoon worden verkocht.

Om deze reden is een globale tijdschaal ontwikkeld, UTC (Coordinated Universal Time) genoemd, gebaseerd op de tijd die door atoomklokken wordt verteld. UTC wordt via timeservers aan computernetwerken geleverd. De meeste tijdservers maken gebruik van NTP (netwerktijd protocol) om de netwerken te verdelen en te synchroniseren.

NTP tijdservers kan UTC-tijd ontvangen van een aantal bronnen, meestal kunnen de ingebouwde atoomklokken van het GPS-systeem worden gebruikt als een UTC-bron door een tijdserver die is verbonden met een GPS-antenne.

Een andere methode die vrij algemeen wordt gebruikt door NTP tijdservers is om gebruik te maken van de langegolfradiostraling die wordt uitgezonden door de nationale fysicalaboratoria van verschillende landen. Hoewel ze niet overal beschikbaar zijn en vrij gevoelig voor lokale topografie, bieden de uitzendingen wel een veilige methode om de timingbron te ontvangen.

Als geen van deze methoden beschikbaar is, kan een UTC-timingbron van internet worden ontvangen, hoewel nauwkeurigheid en beveiliging niet worden gegarandeerd.