고아라 교수는 강한 상호작용의 영향으로 촉발되는 양자얽힘, 양자상전이 등 양자물질의 물성을 연구하는 한편 강상관 전자계에 적용가능한 고전-양자 혼성 알고리듬 개발에 힘쓰고 있다. 특히 동적 평균장 이론과 불순물 풀이개 관련 알고리듬 및 프로그래밍을 통한 구현의 전문가로, 기존 계산 방법론에 기계학습을 접목시켜 효율적인 계산법을 개발하기 위한 연구를 진행중이다.