김은성 교수는 극저온 mK 온도에서 나타나는 초유체, 초전도체를 비론한 다양한 양자현상과 이를 활용한 양자소자를 연구하고 있다. 대표적으로 초전도 큐비트 기반 양자 컴퓨팅, 양자 한계 증폭기, 초전도 전자회로 기반 초유체 현상을 연구하고 있다. 특히, 극저온 양자고체 헬륨의 다양한 특성을 이해하는데 기여하여, IUPAP 젊은과학자상, Lee Osheroff Richardson Prize 등을 수여하였다. 현재 KAIST-KRISS 양자대학원장, K+Quantum 혁신인재 양성센터 센터장 (카이스트 주관 양자대학원장), 카이스트 양자기초기술 핵심연구 지원센터장을 맡고 있다.