Atomtronica manipuleert atomen op dezelfde manier als elektronica elektronen manipuleert. Het belooft zeer compacte kwantumapparaten die ongelooflijk kleine krachten of kleine rotaties kunnen meten. Dergelijke apparaten kunnen ooit worden gebruikt om de toestand van de aarde te volgen door waterstanden in de woestijn te meten of bij het zoeken naar mineralen en olie. Ze zullen ook worden gebruikt in de navigatie, wanneer GPS uitvalt in vliegtuigen of schepen als gevolg van kwaadwillende aanvallen of simpelweg omdat het niet beschikbaar is, bijv. in de diepe zeeën. Ze kunnen op een dag ook fungeren als draagbare kwantumsimulators die complexe rekentaken oplossen.

Coherente atomtronica manipuleert atomen in de vorm van materiegolven die afkomstig zijn van Bose-Einstein-condensaten (een toestand van materie waarin alle atomen hun individuele identiteit verliezen en één enkele kwantumtoestand worden waarbij alle atomen tegelijkertijd overal in het condensaat zijn). De atomen in deze materiegolven gedragen zich veel meer als golven dan als individuele deeltjes. Deze materiegolven kunnen tot interferentie worden gebracht en zo gemaakt worden om te reageren op de kleinste veranderingen in hun omgeving, zoals het verschil in zwaartekracht tussen licht organisch materiaal en zwaar ijzererts. In vergelijking met licht, atomen kunnen 10 miljard keer gevoeliger zijn, bijv. om te draaien of te versnellen, vergeleken met de fotonen waaruit licht bestaat. Deze gevoeligheid is afhankelijk van de meettijd en - net als de appel van Newton - vallen atomen door de zwaartekracht van de aarde. Dit dwingt de meest gevoelige interferometers om erg lang te zijn, tot 10 meter en in sommige gevallen zelfs 100 meter. De mogelijke oplossing zou zijn om de atomen in materiegolfgeleiders te leiden, net zoals optische vezels licht geleiden. Helaas, het feit dat ze zo gevoelig zijn voor versnelling maakt ze extreem gevoelig voor eventuele defecten in de materiegolfgeleiders. Dit is de reden waarom tot voor kort echter, er waren geen geschikte golfgeleiders voor atomen. De reden hiervoor is dat materiegolven buitengewoon gevoelig zijn voor de gladheid.

Een internationaal team van wetenschappers op Kreta (Griekenland) onder leiding van Wolf von Klitzing heeft een stap gezet in de richting van kleine, supergevoelige atomtronische apparaten door de eerste coherente versnelling en transport van materiegolven in atomtronische golfgeleiders te demonstreren. De doorbraak van de wetenschappers van IESL-FORTH is dat ze een combinatie van magnetische velden op verschillende frequenties gebruikten om zogenaamde time-averaged adiabatic potentials (TAAP) te produceren. Om te bewijzen dat deze materiegolfgeleiders perfect glad zijn, ze construeerden een versnellingsring ter grootte van een mm voor neutrale materiegolven, net als de km-grote CERN-versneller voor geladen deeltjes. De materiegolven bereikten hypersonische snelheden van meer dan Mach 16 (één mach =geluidssnelheid) en leidden de materiegolven over meer dan 40 cm - een verbetering van meer dan een factor 1000 vergeleken met het vorige record.

De technische uitdagingen om kwantumtechnologieën klaar te maken voor 'real-world' toepassingen zijn nog steeds enorm. De TAAP-golfgeleiders van de Natuur paper een belangrijke stap in die richting. Het Kretenzische matterwaves-team zal deze mini CERN-achtige versnellerring gebruiken om fundamentele natuurkundige vragen te bestuderen, zoals de superfluïde eigenschappen van Bose Einstein-condensaten en atoombotsingen. In de nabije toekomst, ze zijn van plan een atomtronische gyroscoop en zwaartekrachtsensor van mm te bouwen op basis van de ring.