El dispositivo incluye una cámara transparente, que contiene vapor de átomos de cesio, un láser, un fotodetector, calentadores, lentes y filtros ópticos (todo empacado dentro de un microchip) y constituye una parte esencial de un reloj atómico.
Muchos artículos electrónicos portátiles contienen ya chips con relojes, regulados por oscilaciones de cristales de cuarzo. Sin embargo, con el tiempo y las fluctuaciones de temperatura, las frecuencias de éstos varían en gran medida, comparadas con las de los relojes atómicos.
Algunas aplicaciones para los relojes atómicos miniatura se encuentran en los receptores de posicionamiento global de uso militar, que serían menos vulnerables que los actuales frente a ondas radiales enemigas destinadas a bloquear instrumentos de navegación. También serían útiles en la sincronización entre computadoras en red y en la prevención de la intercepción de llamadas celulares.
El «corazón» del reloj atómico desarrollado se encargaría de recibir una oscilación de alta frecuencia para compararla con la frecuencia electromagnética natural de los átomos de cesio. El reloj completo requiere dos partes más: el oscilador y los controles electrónicos.
El plan incluye la construcción de un reloj atómico del tamaño de un cubo de azúcar, que use la energía de una batería AA. Los actuales tienen el tamaño de una cajetilla de cigarros y no funcionan con energía de baterías. Aunque se ha avanzado en el sentido correcto, aún se está lejos del objetivo de tener un margen de error menor a un microsegundo por día.