El reloj de rubidio también se denomina reloj atómico de rubidio. El patrón de frecuencia de rubidio es una frecuencia atómica pasiva que utiliza la transición entre los niveles de energía hiperfinos del estado fundamental. El reloj atómico de rubidio consta de una parte cuántica de rubidio y un oscilador de cristal controlado por voltaje. La estabilidad a corto plazo del patrón de frecuencia atómica de rubidio puede alcanzar hasta 10⁻¹, con una precisión de ±5 × 10⁻¹. Se caracteriza por su pequeño tamaño y alta precisión.

El reloj de rubidio, también conocido como reloj atómico de rubidio, consta de una parte cuántica de rubidio y un oscilador de cristal controlado por voltaje. La frecuencia del oscilador de cristal controlado por voltaje se envía al sistema cuántico para su comparación con la frecuencia de transición atómica del rubidio tras la multiplicación y la síntesis de frecuencia. La señal de error se devuelve al oscilador de cristal controlado por voltaje, y su frecuencia se ajusta para sincronizarla con la frecuencia correspondiente a la transición de nivel de energía única del átomo de rubidio. La estabilidad a corto plazo del patrón de frecuencia atómica de rubidio puede alcanzar hasta 10⁻⁴, con una precisión de ±5 × 10⁻⁴.

El patrón de frecuencia de rubidio no requiere un sistema de vacío, un imán de deflexión ni un haz atómico. Por lo tanto, es pequeño en tamaño, masa, tiempo de calentamiento corto y económico. Sin embargo, presenta baja precisión y una deriva de frecuencia relativamente grande, por lo que solo puede usarse como patrón secundario. Este patrón de frecuencia de rubidio puede disciplinarse rápidamente y sincronizarse externamente mediante GPS para superar la deriva del propio oscilador de rubidio, y puede considerarse una unidad básica de reloj síncrono. Gracias a las mejoras en el diseño y el proceso, se garantiza la fiabilidad y la producción en masa del producto, y se cumplen las condiciones para la industrialización. Se espera que este reloj de rubidio miniaturizado de alto rendimiento con disciplina de segundos externos se utilice en entornos hostiles, como la operación sin tripulación, lo que ampliará considerablemente el campo de aplicación de los relojes de rubidio.