Точное измерение времени является краеугольным камнем для повышения эффективности модернизации вооружения и оборудования. В качестве основной поддержки атомные часы обладают чрезвычайно высокой точностью синхронизации и могут значительно улучшить координацию, точность и автономность вооружения и оборудования, играя важную стратегическую роль. В настоящее время атомные часы широко используются в оборудовании, таком как военные корабли, самолеты и ракеты, став незаменимым «сердцем времени» в процессе модернизации вооружения и оборудования.

- Навигация, позиционирование и точные удары. Навигационные системы традиционных баллистических ракет в значительной степени полагаются на сигналы инерциальной навигации и спутникового позиционирования. В условиях войны спутниковые сигналы склонны сталкиваться с такими ситуациями, как электронные помехи, потеря сигнала или спуфинговые атаки, которые повлияют на точность и устойчивость баллистических ракет. Например, самые быстрые межконтинентальные ракеты могут лететь со скоростью 8800 метров в секунду. Когда сигналы GPS подвергаются помехам, даже при отклонении всего в 0,3 секунды, точность удара будет отклоняться от цели примерно на 3 километра. Внедрение атомных часов обеспечивает ракеты сверхточной возможностью синхронизации собственного времени, что позволяет им достигать точной навигации и позиционирования даже при недоступности GPS.

Система спутниковой навигации GPS в Соединенных Штатах использует комбинацию цезиевых атомных часов и рубидиевых атомных часов со стабильной производительностью и высокой точностью. Россия начала с системы спутниковой навигации ГЛОНАСС в 1980-х годах. На раннем этапе она была оснащена цезиевыми атомными часами, а теперь вступила в эру водородных атомных часов. Стабильность водородных атомных часов на ее спутниках серии ГЛОНАСС-К2 достигает 1×10⁻¹⁴ в день. Система Galileo Европейского союза в основном использует рубидиевые атомные часы и пассивные водородные атомные часы, стремясь к более высокой точности и надежности. Развитие технологии атомных часов не только способствовало модернизации спутниковых навигационных систем в разных странах, но и обеспечило надежную временную привязку для точного наведения, продемонстрировав решающую вспомогательную роль атомных часов в современной военной области применения.

- Высокоточная синхронизация времени. Накануне крупного сражения, чтобы облегчить унифицированные действия, солдаты всегда заранее синхронизировали свои часы, чтобы скорректировать время. В современной войне атомные часы заменили церемонию синхронизации времени, основанную на механических часах, позволяя шестеренкам военной машины работать без малейшей погрешности во времени. Особенно при передаче данных военной связи атомные часы могут обеспечить сверхточную синхронизацию времени, значительно повышая надежность и безопасность военных систем связи. Спутниковая система связи «Milstar» в Соединенных Штатах оснащена высокоточными атомными часами, обеспечивающими надежную привязку времени для военных коммуникаций.

Благодаря выдающимся характеристикам высокоточной синхронизации времени атомные часы расширили свое применение в военной области на множество аспектов, охватывая множество ключевых областей, таких как меры электронного противодействия, сетевая безопасность и противоракетная оборона. В области мер электронного противодействия способность атомных часов к высокоточной синхронизации времени может значительно повысить эффективность помех и борьбы с помехами; в области сетевой безопасности атомные часы могут обеспечить более надежную временную привязку для зашифрованных сообщений; в области противоракетной обороны атомные часы могут эффективно улучшить скорость реагирования и точность системы раннего оповещения. Атомные часы постепенно становятся незаменимым основным компонентом в современных системах вооружения, обеспечивая решающую временную поддержку для различных боевых платформ.

- Миниатюризация и портативность атомных часов, как ожидается, войдут в тактические приложения. Высокоточные и портативные атомные часы, а также миниатюрные или даже микросхемные атомные часы могут стать надежным и стабильным источником времени, гарантируя точное хронометрирование в различных сложных условиях. С начала 21-го века, с появлением микросхемных атомных часов, точность наведения ракет значительно улучшилась. Атомные часы CPT, разработанные Национальным институтом стандартов и технологий США на основе принципа когерентного захвата популяции атомов, даже меньше рисового зерна и могут быть развернуты на нескольких платформах, таких как спутники, ракеты и военные корабли, что значительно повышает точность позиционирования оружия. В настоящее время военные атомные часы быстро развиваются в направлениях исследований более высокой точности, меньших размеров и меньшего энергопотребления.