王取泉教授多年来致力于研究半导体和金属低维纳米结构中的非线性光学特性的研究，以及利用超快相干光学技术进行固态量子调控的研究。研究了半导体量子点的高品质因子Rabi 振荡和激子自旋驰豫及其退相干机制、量子逻辑运算和非经典光发射；研究了金属纳米结构表面等离子体极元共振增强高阶非线性效应，以及金属等离子体与半导体激子的相互作用和调制，取得了几个具有突破意义的研究成果。近5年来，以第一作者或者通讯作者在国际著名学术刊物上（包括Nano Lett.，Phys. Rev. Lett.和Adv. Funct. Mater.等较高影响因子专业学术刊物）发表的SCI 论文共计34 篇，非通讯作者合作研究SCI 论文12 篇，编著研究生教材一部《基于半导体量子点的量子计算与量子信息》。