激光冷卻技術的出現創造了一個(ge) 新的研究領域，類似於(yu) 光光學的經典研究，但在這裏它被稱為(wei) 原子光學。原子光學允許科學家們(men) 以與(yu) 經典光波處理平行的方式處理中性原子的量子波性質。結合使用納米技術和激光冷卻技術，可以製造原子鏡、原子透鏡、原子衍射光柵、原子光纖波導和原子阱。在所有情況下，這些設備都會(hui) 連貫地引導、聚焦、衍射或反射原子，從(cong) 而保持原子波函數的相位。

因此，可以製造原子幹涉儀(yi) 、原子激光器、原子蹦床和其他奇異的物質波設備。同樣，由於(yu) 原子質量相對較大，這些設備對引力和慣性效應特別敏感。除了慣性傳(chuan) 感方麵，哈佛大學正在開展一項計劃，使用原子幹涉儀(yi) 作為(wei) 一種新型光刻設備進行納米加工。對於(yu) 另一個(ge) 應用，科學家最近在量子原子重力梯度儀(yi) 領域的實驗發展導致了一種基於(yu) 中性原子物質波幹涉法的新型重力梯度儀(yi) 在原型中，這些梯度儀(yi) 比目前最先進的超導梯度儀(yi) 更靈敏，但不需要液氦冷卻劑。

在量子原子重力梯度儀(yi) 中，原子的波動性被作為(wei) 第二次量子革命標誌的技術所操縱。量子相關(guan) 效應有可能將量子原子重力梯度儀(yi) 的靈敏度放大多個(ge) 數量級，為(wei) 地球或其他太空行星的重力場測繪提供無與(yu) 倫(lun) 比的精度。這些梯度儀(yi) 也可應用於(yu) 地質勘測和廣義(yi) 相對論測試。一項羽翼未豐(feng) 的JPL正在努力開發用於(yu) 地球引力場空間觀測的量子原子重力梯度儀(yi) 。

原子激光之於(yu) 非相幹原子束就像光學激光之於(yu) 燈泡。這個(ge) 比喻非常好。在光學激光器中，光子都具有一個(ge) 頻率，並以相同的相位沿明確定義(yi) 的方向移動。在原子激光中，原子都具有相同的速度和相位，利用了由量子力學決(jue) 定的物質的相幹波狀性質。正如量子光學的真正進步直到1960年代光學激光器的發明才出現一樣，這也是相幹物質革命的開始，現在科學家們(men) 可以使用原子激光器。

一種應用是光刻，具有創建中性原子、物質波幹涉圖和全息圖的能力，以便在原子水平上書(shu) 寫(xie) 二維和三維圖案。另一個(ge) 應用是慣性和引力傳(chuan) 感器，其中原子波非常敏感——因為(wei) 它的質量比光子大。這是電子伏特的數量級，其中原子的質量可以是千電子伏特，使用原子物質波重力梯度儀(yi) 中的激光源有望將這些設備的靈敏度提高幾個(ge) 數量級，科學家們(men) 展示了連續波原子激光器的示意圖。

熱原子通過碰撞激發進入基態激光模式，然後它們(men) 從(cong) 諧波結合勢中耦合出來，產(chan) 生相幹的物質波束。先前的調查可能表明，未來量子技術的進展已經掌握。然而，更公平地說，科學家們(men) 才剛剛開始在這條道路上邁出第一步。目前的努力仍然是非常基礎的科學，即使是這些研究項目中最先進的項目，也需要付出巨大的努力才能進入開發階段。盡管有一些有希望的開端，但許多技術的商業(ye) 應用距離更遠。迄今為(wei) 止，量子技術本身還沒有專(zhuan) 門的努力，而且該領域本身才剛剛開始將自己定義(yi) 為(wei) 一門學科。

然而，科學家們(men) 相信，隨著這些實驗從(cong) 實驗室轉移到市場，幾乎可以肯定會(hui) 出現一門新的量子技術或量子工程學科，現在問明智的資金應該投資在哪裏還為(wei) 時過早。在過去十年中，包括量子技術在內(nei) 的尖端技術在設計高度複雜的平台或全功能結構、快速檢測疾病、探索治療罕見遺傳(chuan) 疾病的新方法、改進藥物等方麵顯示出巨大的潛力設計過程或治療幹預，更準確地比較大規模化合物，預測藥物靶點或靶點-藥物相互作用，以及開發能夠自我監測的智能給藥係統。