Von einem Laser spricht man, wenn man einen Strahl erhält, der

• sehr intensiv und stark gebündelt
• kohärent
• durch "stimulierte Emission" zustandegekommen

ist. Genau einen solchen Strahl erhält man, wenn man aus einem Bose-Einstein-Kondensat mit bosonischen Atomen einen Teil des Kondensats auskoppelt. Der erste Atomlaser wurde von Wolfgang Ketterle 1997 entwickelt.

Ein Bose-Einstein-Kondensat aus bosonischen Atomen (typisch 100 000 Atome) wird in einer magnetischen Falle festgehalten. Voraussetzung dafür ist ein inhomogenes Magnetfeld, das bindende Kräfte auf Atome mit einem "magnetischen Moment" (als Folge seines Drehimpulses) ausübt. Ein magnetisches Moment müssen wir uns wie einen kleinen Elementarmagneten vorstellen, den das Atom mit sich herumträgt. Diese Kräfte sind bindend, wenn die magnetischen Momente entgegengesetzt zum Magnetfeld sind, und wenn sich das Magnet nach allen Seiten in einer bestimmten Weise verändert. In dem inhomogenen Magnetfeld sind dann solche Atome wie in einem "Potentialtopf" gefangen.  Erzeugt man nun lokal ein "Loch" in dem Potentialtopf, so kann unter dem Einfluss der Schwerkraft ein Teil des Kondensats "heraustropfen". Durch die Schwerkraft wird es nach unten beschleunigt, und es entsteht ein Strahl aus dem Material des Kondensats. Das "Löchern" ist möglich, wenn  man mit einem Laser- oder Mikrowellenstrahl lokal für ein Umklappen (oder Neigen) der magnetischen Momente sorgt. Dann werden die betroffenen Atome vom Magnetfeld nicht mehr gehalten und können sich aus dem Kondensat entfernen. Er behält dann beim Fall um (typisch) wenige Millimeter in wenigen ms seine Kondensateigenschaften weitgehend bei.

Der Materiestrahl ist relativ intensiv. Weil sich seine Atome immer noch im gemeinsamen Grundzustand befinden, ist der Strahl kohärent, erkennbar an seiner Interferenzfähigkeit bzw. von zwei solcher Atomstrahlen. Als "stimulierte Erzeugung" kann man die Bildung des Kondensats ansehen, bei der - bis zu einer Sättigung - umso mehr Atome ins Kondensat übergehen, je mehr dort schon enthalten sind. Deshalb spricht man mit einem gewissen Recht von einem Atomlaser. Der letzte Punkt ist allerdings umstritten. Während der Atomlaser von Ketterle (1997) ein gepulster Laser ist mit einer Pulsdauer in der Größenordnung von ms, sind seit 2022 auf dem Weg zu einem kontinuierlich arbeitenden Atomlaser Fortschritte erzielt worden, insofern es gelang, die Atomfalle kontinuierlich mit Atomen zu befüllen (Gruppe um F. Schreck in Amsterdam).

Man kann zwei Atomlaser aus dem gleichen Kondensat erzeugen (das dann in verschiedenen Potentialtöpfen der Falle konzentriert ist), oder man kann aus zwei unabhängig erzeugten (gleichartigen) Kondensaten je einen Atomstrahl herausziehen. In beiden Fällen kann es zur Interferenz der Materiewellen kommen, wenn sich die Atomstrahlen überlagern. Damit ist die Kohärenz der Strahlung des Atomlasers auch experimentell bewiesen.  Experimente von 2005 (Gruppen um Esslinger in Zürich und Westbrook in Orsay) zeigen, dass die Atomzahl auch in einem Atomlaser un-be-stimmt ist, und dass die Atomzahl einer Poisson-Verteilung genügt, genau wie in einem optischen Laser (Kohärente Zustände ).

Wie kann man die Interferenz nachweisen? Quer zur Bewegungsrichtung des Kondensats wird Laserlicht eingestrahlt, dessen Frequenz bzw. Wellenlänge so abgestimmt ist, dass es von den Atomen absorbiert werden kann. Wo viele Atome sind, wird viel Licht absorbiert. Dort wirft das Laserlicht einen Schatten, also an der Stelle der Maxima. Wo wenige Atome sind, wird wenig Licht absorbiert. Dort entsteht Helligkeit, also an der Stelle der Minima.

Derzeit sind noch keine konkreten Anwendungsmöglichkeiten sichtbar, aber das war auch bei der Erfindung des optischen Lasers so, der heute in jedem CD-Player enthalten ist. Man hofft auf Anwendungsmöglichkeiten bei extrem empfindlichen Messungen, z.B. bei der Messung von Gravitationsfeldern oder Beschleunigungen, oder bei der Herstellung sehr feiner Strukturen (Atomlithographie).