根据商务部物理学家的一篇论文，一个基于单个汞原子的实验原子钟现在至少比基于铯原子“喷泉”的国家标准原子钟精确五倍美国国家标准与技术研究所在7月14日的物理评论快报．
实验用的时钟，测量置于超冷电磁阱中的汞离子(带电原子)的振荡，在光学频率上产生“滴答声”。NIST-F1是国家标准，也是世界上最精确的时钟之一，其光学频率远高于铯原子的微波频率。更高的频率允许时间被分割成更小的单位，这增加了精度。
2000年，一个水银光学钟的原型在NIST上进行了最初的演示。在过去的五年中，它的绝对频率已经被反复测量到NIST-F1。改进版的水银钟是迄今为止所有原子钟中最精确的，包括使用不同原子和设计的各种实验光学钟。
目前版本的nist - f1如果连续运行，在大约7000万年里既不会增加一秒也不会减少一秒。最新版本的水星时钟在大约4亿年内既不会增加一秒也不会减少一秒。
“我们终于解决了水银钟系统扰动的问题。它们是可以控制的，我们知道它们的不确定性，”NIST首席研究员、物理学家吉姆·伯奎斯特说。“通过测量它的频率与初级标准，NIST-F1，我们已经能够实现迄今为止最准确的光学频率的绝对测量。在最近的测量中，我们还确定，水银离子系统的精度高于最好的铯钟。”
改进的时间和频率标准有许多应用。例如，超精确时钟可用于改善导航和定位系统、电信网络、无线和深空通信的同步。更好的频率标准可用于改进用于安全和医疗应用的磁场和重力场探测器，并测量科学研究中使用的“基本常数”是否会随时间变化——这一问题对理解宇宙的起源和最终命运有着巨大的影响。
科学家们早就认识到，光学原子钟可能比铯微波钟更稳定、更准确，铯微波钟已经保持世界时间超过50年。然而，即使有了NIST的最新成果，基于汞、锶或其他原子的光学时钟距离被接受为标准还有很长的路要走。世界各地的研究小组首先需要就国际上使用的原子和时钟设计达成一致。
此外，还需要一套额外的光学时钟系统来持续计时，因为主要的标准时钟——如汞离子时钟或其他未来的光学标准时钟——通常只是定期进行校准。例如，NIST- f1每年运行几次，周期约为一个月，以校准几个连续跟踪电流时间的NIST微波原子钟的频率。这些时钟为定义官方世界时间的国际原子钟组做出了贡献。
这项研究的资金由NIST和海军研究办公室提供。
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