يُعد استخدام التعلم الآلي في الفيزياء ولاسيما في مجال دراسة الأنظمة الكمومية مجالًا واعدًا في علم الفيزياء. ومن بين أشهر الأمثلة على استخدام نماذج الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والتعلم العميق في أبحاث الفيزياء التصوير المقطعي للحالة الكمومية، حيث يُمكن للتعلم الآلي معرفة الحالة الكمومية من خلال القياس. ومن الأمثلة الأخرى تعلم الهاميلتونيات، وتعلم تحولات الطور الكمومي، وتوليد تجارب كمومية جديدة تلقائيًا. يُعد التعلم الآلي فعالًا في معالجة كميات هائلة من البيانات التجريبية أو المحسوبة لتوصيف نظام كمومي غير معروف، مما يجعل تطبيقه مفيدًا في سياقات تشمل نظرية المعلومات الكمومية، وتطوير التقنيات الكمومية، وتصميم المواد الحاسوبية. يمكن استخدام التعلم الآلي في هذا السياق، على سبيل المثال، كأداة لاستيفاء الجهود بين الذرات المحسوبة مسبقًا، أو في حل معادلة شرودنغر مباشرةً بطريقة متغيرة.