Atomikello on maailman tarkin kellotyyppi, joka on suunniteltu mittaamaan aikaa atomien värähtelyjen mukaan. NIST-F1:n, Yhdysvaltojen vakioatomikellon, sanotaan olevan niin tarkka, että se ei voittaisi eikä menettäisi sekuntia yli 30 miljoonassa vuodessa. Atomikelloja käytetään äärimmäistä tarkkuutta vaativien järjestelmien, kuten maailmanlaajuisen paikannusjärjestelmän ( GPS ) navigoinnin ja Internetin, koordinoinnissa. Ryhmää atomikelloja, jotka sijaitsevat useissa paikoissa eri puolilla maailmaa, käytetään yhdessä koordinoidun maailmanaikayksikön ( UTC ) määrittämiseen.
Niin kuin tavallinen kello, atomikello pitää aikaa värähtelyn mukaan, joka on energian muutosten synnyttämää jaksottaista vaihtelua tai liikettä kahden entiteetin tai yhden entiteetin kahden tilan välillä. Esimerkiksi heilurikäyttöisessä kellossa värähtely on heilurin (oskillaattorin ) edestakaista liikettä. Tällainen kello pitää aikaa heilurin heilahduksen taajuuden mukaan, joka on enemmän tai vähemmän tarkka useista muuttujista riippuen. Atomikellon tarkkuus taas riippuu siitä, että värähtelemään saatettu atomi värähtelee aina samalla taajuudella.
Vuonna 1945 Isidor Rabi, Columbian yliopiston fysiikan professori, ehdotti, että atomien värähtelyjä voitaisiin käyttää ajan pitämiseen, perustuen johonkin hänen kehittämäänsä asiaan, jota kutsutaan nimellä atomisäteen magneettiresonanssi. Neljä vuotta myöhemmin National Bureau of Standards (nykyinen National Institute of Standards and Technology ) oli kehittänyt atomikellon, joka käytti ammoniakkimolekyylien värähtelyjä. NIST-F1, Yhdysvaltojen nykyinen standardi, käyttää cesium-atomeja; se ja Pariisissa sijaitseva samanlainen atomikellostandardi ovat tarkimpia koskaan tehtyjä aikamittareita.
Ensimmäiset kaupalliset cesiumpohjaiset atomikellot valmisti National Company, Massachusettsissa sijaitseva yritys; nykyään niitä valmistavat muun muassa Frequency Electronics, FTS ja Hewlett-Packard ( HP ). Atomikelloja ei ole koskaan käytetty laajalti kuluttajatuotteissa, koska ne ovat yleensä suuria ja kuluttavat liikaa virtaa. NIST on kuitenkin hiljattain kehittänyt atomikellon, jolla nämä ongelmat voidaan ratkaista. Noin riisinjyvän kokoinen ja sekunnin tarkkuudella 126 vuodessa toimiva uusi mekanismi voidaan pian valmistaa tietokonesiruille ja sitä voidaan käyttää kuluttajamarkkinoiden kannettavissa laitteissa, kuten radioissa, GPS-järjestelmissä ja matkapuhelimissa.