Atoomklokken zijn ongelooflijk nauwkeurige en nauwkeurige tijdwaarnemingsapparaten. De nauwkeurigheid van een atoomklok wordt over het algemeen gemeten in termen van zijn frequentiestabiliteit, die verwijst naar hoe goed hij in de loop van de tijd een constante frequentie behoudt. De frequentiestabiliteit van atoomklokken wordt doorgaans uitgedrukt in termen van fractionele frequentie-instabiliteit, de verhouding tussen de frequentiedrift en de nominale frequentie van de klok.

Als een atoomklok bijvoorbeeld een fractionele frequentie-instabiliteit heeft van 1 x 10^-15, betekent dit dat de frequentie ervan elke 100 miljard seconden met 1 seconde kan afwijken. Over een periode van 1,7 miljoen jaar (ongeveer 5,3 x 10^11 seconden) zou zo'n atoomklok een tijdfout van slechts ongeveer 0,053 seconden accumuleren.

Het is vermeldenswaard dat deze berekening uitgaat van een constante frequentie-instabiliteit gedurende de gehele 1,7 miljoen jaar, wat in werkelijkheid misschien niet het geval is. Atoomklokken zijn echter ontworpen en onderhouden om de frequentiedrift te minimaliseren en een uitzonderlijke nauwkeurigheid gedurende lange tijdsperioden te behouden.

Atoomklokken spelen een cruciale rol in verschillende wetenschappelijke onderzoeken en toepassingen, waaronder navigatiesystemen, telecommunicatie en synchronisatie van mondiale netwerken, waarbij nauwkeurige timing essentieel is.