激光冷卻技術的出現創造了一個新的研究領域，類似于光光學的經典研究，但在這里它被稱為原子光學。原子光學允許科學家們以與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，可以制造原子鏡、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，這些設備都會連貫地引導、聚焦、衍射或反射原子，從而保持原子波函數的相位。

因此，可以制造原子干涉儀、原子激光器、原子蹦床和其他奇異的物質波設備。同樣，由于原子質量相對較大，這些設備對引力和慣性效應特別敏感。除了慣性傳感方面，哈佛大學正在開展一項計劃，使用原子干涉儀作為一種新型光刻設備進行納米加工。對于另一個應用，科學家最近在量子原子重力梯度儀領域的實驗發展導致了一種基于中性原子物質波干涉法的新型重力梯度儀在原型中，這些梯度儀比目前最先進的超導梯度儀更靈敏，但不需要液氦冷卻劑。

在量子原子重力梯度儀中，原子的波動性被作為第二次量子革命標志的技術所操縱。量子相關效應有可能將量子原子重力梯度儀的靈敏度放大多個數量級，為地球或其他太空行星的重力場測繪提供無與倫比的精度。這些梯度儀也可應用于地質勘測和廣義相對論測試。一項羽翼未豐的JPL正在努力開發用于地球引力場空間觀測的量子原子重力梯度儀。

原子激光之于非相干原子束就像光學激光之于燈泡。這個比喻非常好。在光學激光器中，光子都具有一個頻率，并以相同的相位沿明確定義的方向移動。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定的物質的相干波狀性質。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，這也是相干物質革命的開始，現在科學家們可以使用原子激光器。

一種應用是光刻，具有創建中性原子、物質波干涉圖和全息圖的能力，以便在原子水平上書寫二維和三維圖案。另一個應用是慣性和引力傳感器，其中原子波非常敏感——因為它的質量比光子大。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中的激光源有望將這些設備的靈敏度提高幾個數量級，科學家們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，然后它們從諧波結合勢中耦合出來，產生相干的物質波束。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，但許多技術的商業應用距離更遠。迄今為止，量子技術本身還沒有專門的努力，而且該領域本身才剛剛開始將自己定義為一門學科。

然而，科學家們相信，隨著這些實驗從實驗室轉移到市場，幾乎可以肯定會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里還為時過早。在過去十年中，包括量子技術在內的尖端技術在設計高度復雜的平臺或全功能結構、快速檢測疾病、探索治療罕見遺傳疾病的新方法、改進藥物等方面顯示出巨大的潛力設計過程或治療干預，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系統。