A atomtrônica manipula os átomos da mesma forma que a eletrônica manipula os elétrons. Ele carrega a promessa de dispositivos quânticos altamente compactos que podem medir forças incrivelmente pequenas ou pequenas rotações. Esses dispositivos podem um dia ser usados ​​para monitorar o estado da Terra, detectando os níveis de água no deserto ou em busca de minerais e petróleo. Eles também serão usados ​​na navegação, quando o GPS falha em aviões ou navios devido a ataques maliciosos ou simplesmente porque não está disponível, por exemplo. nos mares profundos. Eles também podem um dia atuar como simuladores quânticos portáteis, resolvendo tarefas computacionais complexas.

Atomtrônica coerente manipula átomos na forma de ondas de matéria originadas de condensados ​​de Bose-Einstein (um estado da matéria em que todos os átomos perdem sua identidade individual e se tornam um único estado quântico com todos os átomos em todos os lugares no condensado ao mesmo tempo). Os átomos nessas ondas de matéria se comportam muito mais como ondas do que como partículas individuais. Essas ondas de matéria podem interferir e, assim, responder às menores mudanças em seu ambiente, como a diferença na atração gravitacional entre o material orgânico leve e o minério de ferro pesado. Quando comparado à luz, átomos podem ser 10 bilhões de vezes mais sensíveis, por exemplo. para rotação ou aceleração, quando comparados aos fótons que compõem a luz. Essa sensibilidade depende do tempo de medição e - assim como a maçã de Newton - os átomos caem devido à gravidade da Terra. Isso força os interferômetros mais sensíveis a serem muito altos, atingindo 10 metros e em alguns casos até 100 metros. A possível solução seria guiar os átomos em guias de onda da matéria, muito parecido com as fibras ópticas que guiam a luz. Infelizmente, o fato de serem tão sensíveis à aceleração os torna extremamente sensíveis a quaisquer defeitos nos guias de onda da matéria. É por isso que até recentemente, Contudo, não havia guias de onda adequados para átomos. A razão é que as ondas de matéria são extremamente sensíveis à suavidade.

Uma equipe internacional de cientistas em Creta (Grécia) liderada por Wolf von Klitzing deu um passo em direção a pequenas, dispositivos atomtrônicos super-sensíveis, demonstrando a primeira aceleração coerente e transporte de ondas de matéria em guias de ondas atomtrônicas. A descoberta dos cientistas do IESL-FORTH é que eles usaram uma combinação de campos magnéticos em diferentes frequências para produzir os chamados potenciais adiabáticos com média de tempo (TAAP). A fim de provar que esses guias de ondas de matéria são perfeitamente suaves, eles construíram um anel acelerador de tamanho mm para ondas de matéria neutras, muito parecido com o acelerador CERN de quilômetros de partículas carregadas. As ondas de matéria atingiram velocidades hipersônicas excedendo Mach 16 (um mach =velocidade do som) e guiaram as ondas de matéria por mais de 40 cm - uma melhoria de mais de um fator de 1000 em comparação com o recorde anterior.

Os desafios técnicos para preparar tecnologias quânticas para aplicações do 'mundo real' ainda são enormes. Os guias de ondas TAAP do Natureza papel apresenta um passo importante nessa direção. A equipe de ondas de matéria cretense usará este mini anel acelerador semelhante ao CERN para estudar questões fundamentais da física, como as propriedades do superfluido dos condensados ​​de Bose Einstein e colisões atômicas. No futuro próximo, eles planejam construir um giroscópio atomtrônico de tamanho mm e um sensor de gravidade com base no anel.