分子時鐘即分子鐘，是一種利用分子的振動和旋轉模式來實現時間計量的儀器，工作原理基于分子能級躍遷吸收或發射的頻率。
分子能級涉及到電子能級、振動能級、轉動能級等，以上能級之間的躍遷，可以產生極其穩定和敏感的頻率信號，以此可作為時間標準。可以通過外場調控法、量子調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定性，應用場景更為廣泛。
根據新思界產業研究中心發布的
《“十五五”期間分子時鐘（分子鐘）行業發展環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、性能穩定、性價比高、可廣泛規模部署等特點。目前國內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“下一代小型化高穩時間基準H6項目”，2025年工業和信息化部辦公廳印發《關于組織開展2025年未來產業創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了芯片級分子時鐘全球首創，并率先在國際上進行產業化布局。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年可實現小批量生產。
新思界
行業分析人士表示，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、適合大規模部署等優勢，可滿足更多應用需求，正成為國內外研究熱點。隨著研究深入，國產芯片級分子時鐘有望率先實現產業化、商業化發展。
