現在、1秒の定義は1原子秒とされているが、原子の共鳴周波数は温度や電磁場、運動状態などによってわずかに変化をするものである。したがって、定義どおり厳密に1秒を取り出すことは極めて難しく、通常の原子時計ではそのような条件の違いは無視し、長期的な安定を目指している。逆に、定義どおりの1秒を目指すものを1次周波数標準器と呼び、国際原子時の正確さの評価などに用いられている。日本でも、情報通信研究機構などで研究開発されている。原子時計、光格子時計も参照。