一直到20世紀20年代，人們用來計時最準確的工具依然是來自於鐘擺的有規律擺動，後來才用了更加精準的石英晶體振蕩頻率來計時，這對於石英晶體振蕩已達30MHz了，用在一般計時上毫無壓力，一直到現在，家用始終最常見的都還是石英鐘錶。
不過當廣義相對論出來之後，人們想來驗證廣義相對論中關於時間和速度的神奇預言之後，才發現用石英振蕩來測算，簡直就跟到了21世紀還用烽火臺來傳送信息一樣原始。於是有個強烈的要求出現，必須要有更加準時的計時工具。這個時候原子鐘登場了。
30年代時，美國哥倫比亞大學的拉比和他的學生發現，當處於某一特定的超精細態的一束原子穿過一個振動電磁場，場的振動頻率與原子超精細躍遷頻率越接近，原子從電磁場吸收的能量就會越多，並因此而經歷從原先的超精細態到另一態的躍遷。如果這個時候調節振動場的頻率，使得所有原子均能躍遷。這個時候，我們就可以振動場的頻率作為一個節拍器來產生時間信號，當這個時間信號越精細，計時就更加準確。
很快，世界各國根據這個原理都發展了各自的原子鐘，其中以銫原子鐘，氫原子鐘，銣原子鐘最為精確。直到1967年，人們發現用原子鐘來計時是如此穩定可靠精確。同年舉行的第13屆國際計量大會將時間「秒」進行了重新定義：「1秒為銫原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期所持續的時間」。尤以銫原子最為精確，美國GPS衛星上的原子鐘就是銫原子鐘，其誤差大約在10億分之1秒。
後來人們又開闢了原子鐘的新方向，對利用雷射冷卻的原子製造的冷原子鐘使時間測量的精度進一步提高，到目前為止，地面上精確度最高的冷原子噴泉鍾誤差已經減小到每100億年/半秒的精度。
這就到頭了，當然沒有，我們仍然能夠估算到這樣的原子鐘還有誤差，我們的目標是製造一個在宇宙生命的全過程幾乎看不到誤差的滿級原子鐘。這不，剛剛科學家又開始放大招了。
2020年12月16日，麻省理工學院的科學家設計了一種新型原子鐘，這種原子鐘不但比之前的任何一種原子鐘都要精確，它甚至精確到可能探測到暗物質和引力波。以往的原子鐘測量的都是隨機振蕩的原子云，而他們的方案是測量那些處在量子糾纏中的原子。理論上這種裝置假如成功研製，那麼哪怕這個裝置從宇宙誕生就開始運行，誤差也不會超過100ms。
在新原子鐘中，研究者Vuletic和合作者讓350個鐿原子相互糾纏，這些鐿原子以可見光的高頻率振動。一旦糾纏之後，就意味著任何一個原子在1秒內振動的頻率都比銫高10萬倍。如果鐿的振蕩可以被精確追蹤，科學家就可以用原子區分更小的時間間隔。那麼怎樣才能使得這些鐿原子的振蕩都被精確追蹤到呢？科學家使用標準技術來冷卻原子，並將它們困在由兩個鏡子組成的光學腔中。然後，他們通過光學腔發射一束雷射，雷射在反射鏡之間來回碰撞，與原子發生了數千次的相互作用。
此時，照射在原子上的雷射仿佛成了原子的通信紐帶，在光線的來回碰撞之下，極短的時間內，所有原子的振蕩頻率都趨於一致。
科學家製造這麼驚人準確的原子鐘可不僅僅是更好計時，在我們可以把時間分得如此細緻的情況下，會不會解開一些古老的問題，比如隨著宇宙的衰老，光速會不會有所改變，電荷值始終都有最小單位嗎？這些古老但是看似科幻世界的問題，也許在新型原子鐘的追蹤下會露出點馬腳來被捕捉到。