Er befasste sich ab den 1990er Jahren mit quantenoptischen Phänomenen in Festkörpern, wie bei Quantenpunkten(quantum dots) und Defekten, wobei er insbesondere die Unterschiede zu analogen atomaren Systemen untersuchte und ein Pionier in der Quantenoptik von Quantenpunkten war. Seine Gruppe demonstrierte die erste Einzelphotonenquelle mit Quantenpunkten,[3] die Verwendung von Photonenkorrelationsspektroskopie zur Untersuchung von Quantenpunkten und den Purcell-Effekt an Quantenpunkten. Aktuell forschen er und seine Gruppe auf den Gebieten Quantenkontrolle von einzelnen Spins und von mesoskopischen Spinsystemen, der experimentellen Realisierung starker Kopplung zwischen einzelnen Photonen und der quantenoptischen Untersuchung von Quanten-Vielteilchenphysik.[4] Er schlug als Erster Bose-Einstein-Kondensate von Polaritonen vor, was unter anderem Anwendung im Polariton-Laser fand.
↑S. E. Harris, J. E. Field, A. Imamoğlu: Nonlinear optical processes using electromagnetically induced transparency. In: Physical Review Letters. Band64, Nr.10, 5. März 1990, S.1107–1110, doi:10.1103/PhysRevLett.64.1107.