Основными научными направлениями лаборатории однофотонных детекторов и генераторов являются фундаментальные исследования в области генерации и поглощения фотонов в полупроводниковых гетероструктурах, изучение процессов эпитаксиального роста и эффектов самоорганизации полупроводниковых наноструктур, возникающих в процессе эпитаксии, применение фундаментальных знаний для создания компонентной базы систем квантовых оптических информационных технологий, в том числе высокоэффективных детекторов одиночных фотонов, генераторов одиночных фотонов на основе микрорезонаторов или нитевидных кристаллов с квантовыми точками, генераторов случайных чисел на основе вертикально-излучающих лазеров и наногетероструктур с квантовыми точками и нитевидными кристаллами.

В рамках исполнения государственного задания установлено сотрудничество для проведения исследований с центром коллективного пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» ФГБУН Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, для изготовления экспериментальных образцов – с АО «ОКБ-Планета», ООО «Коннектор Оптикс», НТЦ Микроэлектроники РАН.