梁永成的研究主要在於探索量子理論所允許的特性,以便執行在古典世界中很難實現甚至是無法完成的任務。這裡頭最顯然的例子就是利用量子非局域性的奇特現象來執行與裝置無關的量子資訊處理,譬如在做最少假設的情況之下即可由物理學保證的隨機數的產生以及對各項裝置的刻畫。他也對相關的量子理論的基礎方面的課題(例如所謂的“觀測者”問題,不確定性關係式,量子系統作位時鐘的能力)以及量子資訊理論方面的議題(例如保真度測量、量子資源理論等)有著濃厚的興趣。除此之外,他還涉獵量子密碼學、量子通訊、量子計算等方面的研究。
他曾獲得數項學術殊榮,包括由《物理學年鑑》所頒發的「最有價值審稿人」(2015年)、由財團法人傑出人才發展基金會第六屆「年輕學者創新獎」(2018年)、由國家理論科學研究中心物理組頒發的「年輕理論學者獎」(2018年)、108 年度吳大猷先生紀念獎(2019)以及由中央研究院頒發的的「中央研究院年輕學者研究著作獎」(2020)。