Evrenin en temel yasalarını test etmenin yollarından biri, molekülleri hassas birer ölçüm aracına dönüştürmektir. Karanlık maddenin izlerini sürmek, yerel konum değişmezliğini sorgulamak ya da temel simetri ihlallerini yakalamak için bilim insanları moleküllerin iç yapısındaki ince sinyallere kulak veriyor. Ne var ki bu sinyalleri okuyabilmek için önce molekülün belirli, saf bir kuantum durumuna taşınması gerekiyor.
İşte burada işler zorlaşıyor. Özellikle çok atomlu moleküllerin titreşimsel ve dönümsel enerji seviyeleri son derece karmaşık bir yapıya sahip. Bilim insanları iki atomlu bazı molekülleri ve birkaç basit çok atomlu molekülü tuzaklamayı başarmış olsa da daha genel sistemlere uygulanabilecek güçlü ve verimli kuantum kontrol yöntemlerine duyulan ihtiyaç sürüyor.
Araştırmacılar bu boşluğu doldurmak için pekiştirmeli öğrenme tekniğini kullandı. Geliştirdikleri RL-QLS (Pekiştirmeli Öğrenme Tabanlı Kuantum Mantık Spektroskopisi) sisteminde bir yapay zeka ajanı, uygulanacak lazer atımı dizisini adım adım optimize ediyor. Her atımın ardından gerçekleştirilen projektif ölçüm, sistemin kuantum durumunu olasılıksal olarak çöktürüyor; ajan ise bu geri bildirimi kullanarak bir sonraki adımı daha iyi planlıyor.
Bu yaklaşımın en büyük avantajı, insan sezgisine ya da önceden tanımlanmış kurallara dayanmaması. Sistem, deneme-yanılma süreciyle kendi stratejisini geliştiriyor ve farklı moleküler yapılara uyum sağlayabiliyor. Bu esneklik, yalnızca iyi bilinen basit moleküller için değil, daha önce kontrol edilmesi güç bulunan karmaşık çok atomlu sistemler için de uygulanabilirlik kapısını aralıyor.
Kuantum mantık spektroskopisi zaten hassas ölçümlerde köklü bir yere sahip; 2012 Nobel Fizik Ödülü'ne de zemin hazırlayan bu teknik, ölçülmesi zor olan iyonların durumunu başka bir iyon aracılığıyla dolaylı biçimde okumaya dayanıyor. RL-QLS ise bu çerçeveyi yapay zekayla birleştirerek hem daha hızlı hem de daha genel çözümler üretmeyi hedefliyor.
Çalışma, standart modelin sınırlarını zorlayan deneysel fizikte yapay zekanın rolünü güçlendiren yeni bir adım olarak değerlendiriliyor.