L'atomtronica manipola gli atomi nello stesso modo in cui l'elettronica manipola gli elettroni. Porta la promessa di dispositivi quantistici altamente compatti in grado di misurare forze incredibilmente piccole o minuscole rotazioni. Tali dispositivi potrebbero un giorno essere utilizzati per monitorare lo stato della Terra rilevando i livelli dell'acqua nel deserto o alla ricerca di minerali e petrolio. Saranno utilizzati anche nella navigazione, quando il GPS si guasta su aerei o navi a causa di attacchi dolosi o semplicemente perché non è disponibile, per esempio. nei mari profondi. Un giorno potrebbero anche fungere da simulatori quantistici portatili per risolvere complessi compiti computazionali.

L'atomtronica coerente manipola gli atomi sotto forma di onde di materia originate dai condensati di Bose-Einstein (uno stato della materia in cui tutti gli atomi perdono la loro identità individuale e diventano un unico stato quantico con tutti gli atomi che si trovano ovunque nel condensato allo stesso tempo). Gli atomi in queste onde di materia si comportano molto più come onde che come singole particelle. Queste onde di materia possono essere portate ad interferire e quindi fatte rispondere ai più piccoli cambiamenti nel loro ambiente come la differenza di attrazione gravitazionale tra materiale organico leggero e minerale di ferro pesante. Rispetto alla luce, gli atomi possono essere 10 miliardi di volte più sensibili, per esempio. alla rotazione o all'accelerazione, rispetto ai fotoni che compongono la luce. Questa sensibilità dipende dal tempo di misurazione e, proprio come la mela di Newton, gli atomi cadono a causa della gravità terrestre. Questo costringe gli interferometri più sensibili ad essere molto alti, raggiungendo i 10 metri e in alcuni casi anche i 100 metri. La possibile soluzione sarebbe quella di guidare gli atomi in guide d'onda di materia, proprio come le fibre ottiche guidano la luce. Sfortunatamente, il fatto che siano così sensibili all'accelerazione li rende estremamente sensibili ad eventuali difetti nelle guide della materia. Ecco perché fino a poco tempo fa però, non c'erano guide d'onda adatte per gli atomi. Il motivo è che le onde della materia sono estremamente sensibili alla levigatezza.

Un team internazionale di scienziati a Creta (Grecia) guidato da Wolf von Klitzing ha compiuto un passo verso piccoli, dispositivi atomici supersensibili dimostrando la prima accelerazione coerente e il trasporto di onde di materia in guide d'onda atomiche. La svolta degli scienziati di IESL-FORTH è che hanno usato una combinazione di campi magnetici a frequenze diverse per produrre i cosiddetti potenziali adiabatici a media temporale (TAAP). Per dimostrare che queste guide matterwave sono perfettamente lisce, hanno costruito un anello acceleratore di dimensioni mm per le onde di materia neutre, molto simile all'acceleratore del CERN di dimensioni chilometriche per particelle cariche. Le onde di materia hanno raggiunto velocità ipersoniche superiori a Mach 16 (un mach =velocità del suono) e hanno guidato le onde di materia per più di 40 cm, un miglioramento di oltre un fattore 1000 rispetto al record precedente.

Le sfide tecniche per le tecnologie quantistiche pronte per le applicazioni del "mondo reale" sono ancora enormi. Le guide d'onda TAAP del Natura carta rappresenta un passo importante in quella direzione. Il team cretese di matterwaves utilizzerà questo mini anello acceleratore simile al CERN per studiare questioni fondamentali di fisica come le proprietà del superfluido dei condensati di Bose Einstein e le collisioni atomiche. Nel futuro prossimo, hanno in programma di costruire un giroscopio atomico di dimensioni mm e un sensore di gravità basati sull'anello.