在極端受限的環境中，極小的原子鐘可能會成為計時資料的關鍵，並由此替代GPS。美國國防高階研究計劃局DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）表示，他們在建立高度精確的原型方面正在取得進展。

為了降低國防部系統對衛星GPS的依賴，其中一種方法是在系統中安裝精確的時鐘，比如安裝在車輛或精確制導的彈藥中。但是，這種精確時鐘的尺寸、重量和功率的限制意味著若想要達到一定的精確度，時鐘的體積就會過於龐大且笨拙，但是現在DARPA聲稱，已經開發出了計算機晶片大小的原子鐘，並且適用於美國國防部系統。

儘管晶片大小的原子鐘技術已經可以在市場上買到，但該技術還遠遠不夠完美。在減小尺寸、重量和功耗方面，時鐘的精度要比大型傳統時鐘差。提高晶片級原子鐘的準確性是為國防部提供可靠的GPS定時資料備份或替換的關鍵。

為了開發出更加穩定的DARPA原子鐘。DARPA正在開發下一代電池供電的晶片級原子鐘，其效能提高了1000倍。而該計劃的研究者表示，將原子鐘從大型銫束管縮減到晶片級裝置而又不降低效能，需要重新考慮許多關鍵元件，包括真空泵和光學隔離器，以及元件整合的新方法。

雖然難度極大，但是很快，8月20日，DARPA宣佈三支致力於這一問題的團隊正在取得進展。

1.由NASA噴氣推進實驗室牽頭的團隊展示了一種符合目標指標的實驗性晶片大小原子鐘。DARPA官員說，新的原子鐘不受溫度和環境問題的影響，使其比以前的原子鐘好100倍。

2.美國國家標準技術研究院也成功開發了一種微型原子鐘，該原子鐘包含三個小晶片和一些輔助裝置。這種微型原子鐘比當前晶片大小的原子時鐘消耗的功率少得多，並且精度提高了50倍。

3.霍尼韋爾（Honeywell）領導的第三支團隊在開發可支援原子鐘微型化的精密原子感測器方面取得了成功。

這些研究工作仍在繼續，DARPA聲稱這些進步已減少了與構建晶片大小的原子計算機相關的一些高成本。

長期以來，為GPS開發替代PNT系統一直是軍方的工作重點，而PNT資料的主要來源是GPS衛星星座，它通過衛星訊號在全球範圍內提供該資訊。具體來說，通過GPS提供的高精度計時資料對於許多DoD平臺至關重要，從通訊到導航再到平臺協調。它還具有許多民用應用程式，例如商業和銀行業務。

雖然目前為止，GPS仍然是PNT資料的黃金標準，但競爭對手已經開發出可以阻止GPS訊號的干擾技術，並且從理論上講，衛星本身很可能會受到攻擊或被禁用。空軍正在努力通過發射新一代GPS衛星和開發M-Code使GPS訊號更堅固。但是完整的M-Code還需要幾年的時間，即使到那時，衛星仍然容易受到攻擊。

DARPA的這個專案只是尋找PNT的其中一種替代來源。其他機構和服務部門也在開發自己的方法來提供或驗證替代PNT。例如太空開發局希望在其提議的小衛星擴散群中構建替代PNT層等等。這些措施對於減少對GPS的依賴以及使軍隊的PNT資料多樣化至關重要。