Les travaux de Roger Melko se situent à l’intersection de l’information quantique et de la matière condensée, domaine nouveau qui fait l’objet d’intenses recherches à l’Institut Périmètre. Pionnier de la physique de la matière condensée et du domaine de l’information quantique, lauréat du Prix du jeune scientifique en physique informatique de l’IUPAP, M. Melko est reconnu pour ses contributions vitales à la science au Canada.

Le Programme de chaires de recherche du Canada (CRC) a été mis sur pied en 2000 par le gouvernement canadien pour recruter et garder au pays certains des esprits les plus brillants et les plus prometteurs du monde.

« C’est un honneur de voir mes recherches reconnues par le programme CRC, a déclaré M. Melko. Je crois que la prochaine décennie verra une révolution de notre compréhension de la mécanique quantique, de son rôle dans la théorie physique de l’univers et de son application à de nouvelles technologies dans la vie courante. Je crois aussi que cette révolution sera en grande partie le fait d’une nouvelle génération de physiciens, peut-être ceux qui commencent maintenant leurs études supérieures, qui pratiquent la physique théorique traditionnelle, mais qui sont également doués en programmation et en conception d’algorithmes. » [traduction]

La recherche sur l’information quantique étudie comment l’information peut être comprise et traitée à l’aide des lois de la mécanique quantique. La recherche sur la matière condensée vise à comprendre comment le comportement des particules qui constituent un morceau d’un matériau (de même que les interactions entre ces particules) en détermine les propriétés. Elle s’attaque à diverses questions fondamentales, dont la nature des aimants, les états de la matière (et ce qui les distingue) et les formes exotiques de matière quantique les mieux adaptées à la construction d’ordinateurs quantiques.

Même si M. Melko pratique toujours la « physique sur tableau noir » et fait des calculs à la main, il utilise des simulations sur ordinateur à grande puissance pour étudier comment des phénomènes de la mécanique quantique, par exemple l’intrication, déterminent les propriétés d’un matériau.

« C’est un peu comme le problème des trois corps en physique classique, explique-t-il. On peut facilement résoudre sur papier le système formé du Soleil et de la Terre, mais si l’on ajoute la Lune, les équations deviennent impossibles à résoudre et il faut se servir d’un ordinateur pour pouvoir prédire la position de ces corps dans le système. Songez maintenant à un système de matière quantique en intrication. Non seulement il y a des milliers de milliards de corps en interaction, mais les équations en jeu sont beaucoup plus complexes. À mon avis, l’avenir réside dans la résolution de ces problèmes à l’aide de grappes d’ordinateurs à haute performance. Voilà pourquoi j’ai recours à l’outil informatique. » [traduction]

Roger Melko affirme que la reconnaissance et le soutien du Programme de chaires de recherche du Canada lui permettront de pousser ses recherches dans de nouvelles directions audacieuses et de réaliser d’importantes percées.

« Non seulement le programme CRC accélérera-t-il mes recherches dans le monde complexe de la physique quantique à N corps, mais il contribuera à la formation de cette nouvelle génération de physiciens informaticiens multidisciplinaires. » [traduction]

En plus d’être professeur associé à l’Institut Périmètre, Roger Melko est professeur agrégé à l’Université de Waterloo et affilié à l’Institut d’informatique quantique.