Sau khi nhận bằng tiến sĩ, Lưu làm giảng sư tại Đại học Harvard.[5] bà cũng đã làm giảng sư tại Viện Đại học Leiden ở Hà Lan.[4] Sau khi làm việc ở châu Âu, Lưu trở lại Hoa Kỳ và làm nhân viên kỹ thuật ở Phòng thí nghiệm Lincoln tại MIT.

Tháng 12 năm 2004, Luu và Jewitt thông báo họ tìm ra tinh thể băng nước trên tiểu hành tinh Quaoar, vật thể lớn nhất trong vành đai Kuiper được biết đến vào thời gian đó. Họ cũng thấy sự có mặt của amoniac hydrat. Trong công bố, họ giả thuyết rằng những tinh thể băng được hình thành bên dưới bề mặt, sau đó chúng bị hất xới lên bề mặt sau những va chạm với các vật thể khác trong vành đai Kuiper trong thời gian một vài triệu năm.[13]