Zegary te są opracowywane na przykład do użytku w satelitach systemów nawigacji satelitarnej, takich jak GPS, GLONASS lub Galileo i mają na celu zwiększenie dokładności pozycjonowania.
Małe zegary atomowe są nowatorskim rozwiązaniem, które łączy precyzję zegarów atomowych z kompaktowymi rozmiarami, niskim poborem energii i przystępną ceną, co sprawia, że stanowią rewolucyjny krok naprzód w technologii pomiaru czasu. Ich projektowanie i rozwój są napędzane potrzebą wykorzystania ich w urządzeniach, które wymagają synchronizacji na poziomie atomowym, ale nie mają możliwości zainstalowania dużych, stacjonarnych zegarów atomowych.
Główne zastosowania małych zegarów atomowych można znaleźć w systemach nawigacji satelitarnej, takich jak GPS (Global Positioning System), GLONASS czy europejski Galileo. W tych systemach małe zegary atomowe odgrywają kluczową rolę, umożliwiając precyzyjne określanie pozycji użytkowników. Zastosowanie małych, lekkich i energooszczędnych zegarów atomowych pozwala na miniaturyzację satelitów i zwiększa ich efektywność energetyczną, co jest szczególnie istotne dla długoterminowych misji kosmicznych. Dzięki ich precyzyjnemu odmierzaniu czasu, sygnały wysyłane z satelitów mogą być dokładniej analizowane przez odbiorniki na Ziemi, co przekłada się na znacznie większą precyzję pozycjonowania, osiągając poziom dokładności nawet w trudnych warunkach.
Przełomowym osiągnięciem w tej dziedzinie było opracowanie w 2003 roku rubidowego zegara atomowego, który nie tylko zapewniał wysoką dokładność, ale również cechował się niskim zużyciem energii. Nowy zegar mógł pracować przy zużyciu energii zaledwie jednego wata i miał objętość zaledwie 40 cm³, co czyniło go idealnym rozwiązaniem dla zastosowań mobilnych i kosmicznych. Pomimo swojego kompaktowego rozmiaru, rubidowy zegar atomowy osiąga odchylenie standardowe na poziomie 3×10¯¹², co oznacza opóźnienie zaledwie jednej sekundy na 10 000 lat. Jest to wynik imponujący, choć nieco mniej precyzyjny niż w przypadku większych, stacjonarnych zegarów atomowych. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę jego zalety pod względem rozmiaru i efektywności energetycznej, jest to osiągnięcie, które pozwala na stosowanie zegarów atomowych tam, gdzie wcześniej było to niemożliwe.
Przyszłość małych zegarów atomowych to ich dalsza miniaturyzacja oraz prace nad zmniejszeniem kosztów produkcji, co otworzy drogę do jeszcze szerszych zastosowań w różnych dziedzinach życia i gospodarki. Dzięki ich rozwojowi możemy się spodziewać jeszcze dokładniejszych systemów nawigacyjnych, szybszej komunikacji na całym świecie oraz nowych możliwości w technologiach czasu rzeczywistego, które opierają się na precyzyjnej synchronizacji czasu.