남동욱 교수는 광지기반 양자컴퓨팅 실현에 필수적인 광집적회로를 연구하고 있다. 특히, 실리콘 포토닉스 기반 반도체 광원, 2차원 물질 기반 양자 광원 및 광검출기 연구에 전문성을 가지고 있다. 최근에는, 이를 활용하여 차세대 광자 기반 양자 정보 기술 구현을 연구하고 있다.