이응규 교수는 빛-물질 상호작용 및 에너지 변환에 관한 원론적인 연구와 이를 기반으로 하는 소재 및 구조 디자인 최적화에 관한 연구를 수행하고 있다. 최근에는 양자어닐링 및 양자게이트기반컴퓨팅 알고리즘을 활용하여 성능 및 시간 측면에서 우수한 광학구조 디자인 방법론에 관해 연구하고 있다. 현재 양자이득도전연구(기관형)을 수행 중이다.