I sistemi atomici a temperature vicino allo zero assoluto manifestano fenomeni che sono molto diversi da quelli della meccanica classica newtoniana. La meccanica quantistica implica che i livelli di energia sono discretizzati, e questo è alla base della definizione corrente dell'unità di misura del tempo, il secondo.

L'accuratezza e la precisione degli orologi ottici stanno entrando in un regime dove non solo la meccanica quantistica dei singoli atomi è cruciale, ma anche gli effetti a molti corpi giocano un ruolo rilevante. Il loro studio teorico sempre più spesso richiede di andare oltre approcci perturbativi o di campo medio, e di sfruttare metodi più accurati, ma che necessitano di risorse di calcolo parallelo ad alte prestazioni.