分子時鐘即分子鐘，是一種利用分子的振動和旋轉(zhuǎn)模式來實現(xiàn)時間計量的儀器，工作原理基于分子能級躍遷吸收或發(fā)射的頻率。
分子能級涉及到電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級等，以上能級之間的躍遷，可以產(chǎn)生極其穩(wěn)定和敏感的頻率信號，以此可作為時間標準。可以通過外場調(diào)控法、量子調(diào)控法等工程化方式使分子鐘躍遷具有更高的精度和靈敏度。
原子鐘的精度可達每十億年誤差不超過一秒的水平，但原子鐘對外界電磁場非常敏感，應用范圍較為局限。分子能級的復雜度高于原子能級，相比于原子鐘，分子時鐘具有更卓越的精度和穩(wěn)定性，應用場景更為廣泛。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《“十五五”期間分子時鐘（分子鐘）行業(yè)發(fā)展環(huán)境預測及投資策略分析研究報告》顯示，分子時鐘在國防科技、量子科技、導航授時、通信基站、精密測量、航空航天、能源網(wǎng)等領域具有潛在應用空間。在量子科技領域，分子時鐘具有增強量子計算功能、提高量子測量精度、優(yōu)化信息處理效率的潛力和作用。
芯片級分子時鐘（CSMC）是新一代分子時鐘，具有體積小、能耗低、精度高、性能穩(wěn)定、性價比高、可廣泛規(guī)模部署等特點。目前國內(nèi)外均在積極研制芯片級分子時鐘，其中美國國防部高級研究計劃局將其列入“下一代小型化高穩(wěn)時間基準H6項目”，2025年工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)《關于組織開展2025年未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新任務揭榜掛帥工作的通知》，在量子科技領域，將“芯片級分子時鐘”列入擬部署的17項揭榜任務之中。
分子時鐘研制困難，目前相關研究機構包括麻省理工學院、哥倫比亞大學、電子科技大學、成都中微達信科技有限公司等，其中哥倫比亞大學研究人員稱已成功將鍶分子時鐘精度提升100倍，達到10-14（300萬年誤差為1秒）。
成都中微達信科技有限公司實現(xiàn)了芯片級分子時鐘全球首創(chuàng)，并率先在國際上進行產(chǎn)業(yè)化布局。目前成都中微達信科技有限公司建設了芯片級分子時鐘中試平臺，芯片級分子時鐘處于中試階段，預計2026年可實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
新思界
行業(yè)分析人士表示，分子時鐘是比原子鐘更先進、更精準的時鐘，在國防科技、航天航空、導航授時、通信等領域具有廣闊應用前景。芯片級分子時鐘具有體積小、適合大規(guī)模部署等優(yōu)勢，可滿足更多應用需求，正成為國內(nèi)外研究熱點。隨著研究深入，國產(chǎn)芯片級分子時鐘有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化發(fā)展。
