Ква́нтовые станда́рты частоты́, устройства для точного измерения частоты колебаний или генерирования колебаний со стабильной во времени частотой, в которых используются квантовые переходы (в СВЧ и оптических спектрах) атомов, ионов или молекул. Высокая стабильность квантовых стандартов частоты (относительная погрешность воспроизведения частоты составляет 10^–11–10^–14) обусловила их широкое применение в качестве эталонов частоты (времени) в измерительной технике, навигации, метрологической службе и др.

Основу квантового стандарта частоты составляет квантовый репер частоты – устройство, позволяющее наблюдать избранную спектральную линию. Для получения высокостабильных колебаний в области низких и средних радиочастот и колебаний с частотой 1 Гц (период 1 с), необходимых для эталонов времени, квантовые стандарты частоты, помимо квантовых реперов частоты, содержат электронную схему преобразования частоты репера в другие частотные диапазоны.

По способу наблюдения спектральной линии квантовые стандарты частоты подразделяются на активные и пассивные. В активном квантовом стандарте частоты квантовые переходы атомов (молекул) приводят к вынужденному излучению электромагнитных волн, частота которых служит стандартом или опорной частотой. Такой квантовый стандарт частоты является, по существу, квантовым генератором. Наиболее распространены активные квантовые стандарты частоты на водородном генераторе и рубидиевом генераторе с оптической накачкой.

В пассивных квантовых стандартах частоты требуется применение внешнего источника излучения (вспомогательного генератора). Основу пассивного репера составляет поглощающая ячейка, в которой атомы, максимально изолированные от внешних воздействий, избирательно поглощают электромагнитное излучение с частотой, формируемой синтезатором частот из частоты вспомогательного генератора. В применяемых пассивных квантовых стандартах частоты реперные спектральные линии лежат в сантиметровом диапазоне длин волн; при этом вспомогательным генератором служит кварцевый генератор, а электронная схема обеспечивает необходимое преобразование частоты кварцевого генератора, сравнение измеряемой частоты колебаний с частотой, соответствующей используемой спектральной линии, и автоподстройку по ней частоты квантового генератора. К пассивным относятся квантовые стандарты частоты на пучке атомов Cs (т. н. цезиевая атомно-лучевая трубка) и квантовые стандарты частоты на атомах Rb (в том числе с оптической накачкой и индикацией).

По классу точности квантовые стандарты частоты подразделяются на первичные, являющиеся основой эталонов частоты и времени, и вторичные – самокалибрующиеся или требующие калибровки по эталону. В качестве первичного стандарта (эталона) частоты Международным комитетом мер и весов признан квантовый стандарт частоты на цезиевой атомно-лучевой трубке (см. подробнее в статье Цезиевый эталон частоты), по отношению к которому стандарты других типов являются вторичными.

Если спектральная линия находится в инфракрасном или оптическом диапазоне, то вспомогательным генератором служит лазер. Поглощающая ячейка содержит разреженный газ, частота спектральных линий которого совпадает с частотой лазера (см. подробнее в статье Оптические стандарты частоты).