Roger Melko, professeur associé à l’Institut Périmètre, vient de se voir attribuer la médaille Brockhouse de l’ACP-DPMCM.

Remise par l’Association canadienne des physiciens et physiciennes (ACP) et la Division de la physique de la matière condensée et des matériaux (DPMCM), cette médaille récompense M. Melko « pour ses travaux sur la compréhension théorique des systèmes quantiques à N corps grâce à des simulations informatiques à grande échelle. » [traduction]

« Roger est un innovateur audacieux et créatif », a déclaré Robert Myers, directeur de l’Institut Périmètre. « Les implications de ses recherches sont étendues et profondes, et leur impact ne fera que croître encore. La médaille Brockhouse est un honneur formidable et bien mérité. » [traduction]

La carrière de M. Melko est caractérisée par une fascination tant pour les ordinateurs que pour les états exotiques de la matière où les effets quantiques dominent, ce que l’on appelle la matière quantique. Beaucoup de ces formes de matière ne peuvent exister que dans des conditions extraordinaires, qui peuvent être difficiles à créer de manière expérimentale. Les études théoriques et les simulations informatiques sont essentielles pour révéler les puissantes propriétés de ces états de la matière.

Alors que M. Melko n’était encore qu’étudiant à la maîtrise, lui et ses collaborateurs ont créé des simulations informatiques qui prédisaient l’existence de nouveaux états de la matière, y compris un état de glace de spin à basse température maintenant communément appelé état de Melko. Lorsque M. Melko était doctorant à l’Université de la Californie à Santa Barbara, lui et ses collaborateurs ont fait progresser une technologie centrale pour l’étude de la matière quantique, connue sous le nom de méthodes de Monte Carlo quantiques, et ont découvert par la même occasion un nouvel état de la matière.

Roger Melko a poursuivi ses travaux révolutionnaires sur l’étude conceptuelle et la simulation informatique des transitions d’états quantiques à l’Université de Waterloo et à l’Institut Périmètre, où il est professeur dans le cadre de nominations conjointes. L’une de ses découvertes les plus importantes est survenue en 2010 : il a exploité une intuition inspirée de la théorie quantique des champs pour élaborer une méthode innovatrice largement utilisée à l’heure actuelle dans les études théoriques (et certaines études expérimentales) de la matière quantique. Cette méthode a de vastes applications, qui vont de l’étude des matériaux en physique et en chimie à la matière atomique froide, en passant par les systèmes d’information quantique et même par la physique des hautes énergies.

En 2016, M. Melko a ouvert une toute nouvelle avenue de recherche qui réunit l’intelligence artificielle (IA), l’apprentissage automatique et la physique des systèmes quantiques à N corps. M. Melko et Juan Carrasquilla, postdoctorant à l’Institut Périmètre, ont démontré la capacité des réseaux neuronaux à « apprendre » des concepts fondamentaux importants pour la physique de la matière condensée et les systèmes d’information quantique. Cela a permis d’appliquer des outils et des idées de l’IA au domaine de la physique informatique, ce qui s’est traduit par un torrent d’articles, ateliers et conférences interdisciplinaires.

Roger Melko dirige maintenant le Laboratoire d’intelligence quantique de l’Institut Périmètre (en abrégé PIQuIL, pour Perimeter Institute Quantum Intelligence Lab), centre de recherche et pôle de formation pour les futurs chefs de file travaillant à la jonction de l’IA et des systèmes quantiques. Mentor dévoué de la prochaine génération, M. Melko a un impact qui s’étend bien au-delà de son domaine. Des scientifiques formés dans son laboratoire émergent en tant que jeunes chefs de file dans leurs domaines respectifs et sont très recherchés tant en milieu universitaire que dans le secteur privé. M. Melko a reçu en 2012 le Prix du jeune scientifique en physique informatique de l’Union internationale de physique pure et appliquée, puis la médaille Herzberg de l’ACP en 2016.

La médaille Brockhouse reconnaît des contributions expérimentales ou théoriques significatives à la physique de la matière condensée et des matériaux. Elle est nommée en l’honneur de Bertram Brockhouse, dont les contributions exceptionnelles à la recherche en physique de la matière condensée ont été récompensées en 2014 par le prix Nobel de physique.

« C’est un honneur de recevoir la médaille Brockhouse de l’ACP », a déclaré M. Melko, qui est titulaire de la Chaire de recherche du Canada en physique quantique computationnelle à N corps à l’Université de Waterloo. « Je me sens incroyablement privilégié de faire l’objet de cette reconnaissance de la part du milieu de la physique canadienne. Mes recherches ne seraient pas possibles sans le soutien de nombreux et merveilleux collègues et collaborateurs. J’aimerais en particulier exprimer ma reconnaissance aux brillants étudiants et postdoctorants avec qui j’ai eu l’occasion de travailler, et dont les nombreuses contributions sont récompensées par cette distinction.

« Ce qui me stimule le plus pour l’avenir, a ajouté M. Melko, est la possibilité que nous avons d’intégrer nos cadres traditionnels de simulation informatique avec les dispositifs quantiques programmables qui émergent à l’heure actuelle dans des laboratoires du monde entier. Je crois que les découvertes scientifiques à venir dans notre domaine émaneront de simulateurs qui allient des méthodes traditionnelles et des méthodes fondées sur des données, et qui mettent à profit les technologies de l’informatique quantique et de l’apprentissage automatique. » [traduction]