長久以來，科學家認為在平面空間，即使溫度出現些微變化，物質內的原子排列也會被打亂，形成不了相，因此不可能出現相變。三位諾貝爾得獎者並不同意，他們利用數學上的拓撲學研究這些發生於二維空間的量子物理現象，發現溫度的變化原來會使極冷二維物質產生拓撲相變現象。
他們發現，在二維物質上，極冷狀態的液體(超流體)會形成一對對緊貼在一起的渦旋(vortex)，如果此時開始提升溫度至特定水平，渦旋就會忽然彈開，亦即拓撲相變。
雖然我們生活於三維空間，但有些物質非常薄，薄得足以將之視為二維空間。在二維空間之中，原子活動的特性與在三維空間完全不一樣。但透過量子物理學，我們仍然能夠解釋每顆原子的活動。
為了觀測這些原子現象，科學家可以強制物質進入「量子凝聚態」，讓平常無法觀測的量子物理現象「現身」。「量子凝聚態」是物質特殊形態之一，有別於普遍的氣態、液態及固態，要讓物質進入「量子凝聚態」，必須把溫度降至接近絕對零度。 ■諾貝爾獎網站