Lokaal compacte kwantumgroepen

Vergelijkbare documenten
Voorstel voor de inhoud van de cursus Algebra in het programma: Bachelor Wiskunde

Lineaire Algebra C 2WF09

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

HOOFDSTUK 0. = α g1 α g2

Het karakteristieke polynoom

Congruentie deelgroepen

Oefenopgaven Grondslagen van de Wiskunde A

Inleiding tot groepentheorie

Hoofdstuk 1. Inleiding. Lichamen

D. M. van Diemen. Homotopie en Hopf. Bachelorscriptie, 7 juni Scriptiebegeleider: dr. B. de Smit. Mathematisch Instituut, Universiteit Leiden

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

Algebra. Oefeningen op hoofdstuk Groepentheorie Cayleytabellen van groepen van orde Cyclische groepen

3 De duale vectorruimte

Definitie 4.1. Als H en K normaaldelers zijn van een groep G en H K = {e} en HK = G dan noemt men G het direct product van

Quantum theorie voor Wiskundigen. Velden en Wegen in de Wiskunde

Tuyaux 3de Bachelor Wiskunde WINAK

Tweede huiswerkopdracht Lineaire algebra 1 Uitwerking en opmerkingen

Inleiding Analyse 2009

De Minimax-Stelling en Nash-Evenwichten

5.2.4 Varia in groepentheorie

Topologie I - WPO Prof. Dr. E. Colebunders Dr. G. Sonck 24 september 2006

EXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN ANALYTISCHE MEETKUNDE I. 1. Theorie

Vectorruimten en deelruimten

Eigenschappen en Axioma s van de E 6 -meetkunde

We beginnen met de eigenschappen van de gehele getallen.

Opgaven Functies en Reeksen. E.P. van den Ban

Ter Leering ende Vermaeck

Schovencohomologie. Wadim Sharshov 10 augustus Bachelorscriptie. Begeleiding: prof.dr. Eric Opdam prof.dr. H. B. Postuma

Complexe functies 2019

Lineaire Algebra voor ST

Rationale punten op elliptische krommen

Definitie 1.1. Een groep is een verzameling G, uitgerust met een bewerking waarvoor geldt dat:

Opgaven Hilbert-ruimten en kwantummechanica (2006)

Overzicht Fourier-theorie

Uitwerkingen tentamen Algebra 3 8 juni 2017, 14:00 17:00

Algebraische Meetkunde. S. Caenepeel

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. To view a copy of this license,

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A, met uitwerkingen

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. To view a copy of this license,

Opgaven Inleiding Analyse

Lineaire Algebra C 2WF09

(ii) Zij e 0 een geheel getal. Bewijs: de code C is e-fouten-verbeterend d(x, y) 2e + 1 voor alle x, y C met x y.

Categorieëntheorie. Gerrit Oomens Bachelorproject Wiskunde. Begeleiding: dr. Jochen Heinloth F (X) F (Y ) G(Y ) G(X)

Toegepaste Wiskunde 2: Het Kalman-filter

Niet-standaard analyse (Engelse titel: Non-standard analysis)

Examen Lineaire Algebra en Meetkunde Tweede zit (13:30-17:30)

Cohomologie van schoven op eindige topologische ruimten

Definitie 5.1. Cyclische groepen zijn groepen voortgebracht door 1 element.

Lineaire Algebra C 2WF09

De p-adische completeringen

II.3 Equivalentierelaties en quotiënten

De stelling van Hahn en Mazurkiewicz

Je mag Zorich deel I en II gebruiken, maar geen ander hulpmiddelen (zoals andere boeken, aantekeningen, rekenmachine etc.)!

Niet-commutatieve meetkunde niet-communicabel?

R.P. Thommassen. Whitehead Groepen. Bachelorscriptie, 10 Augustus Scriptiebegeleider: prof.dr. K.P. Hart

Uitwerking 1 Uitwerkingen eerste deeltentamen Lineaire Algebra (WISB121) 3 november 2009

Aanvullingen bij Hoofdstuk 6

Opgave 1.1. Geef een voorbeeld waaruit blijkt dat de doorsnede van oneindig veel open verzamelingen in een metrische ruimte niet open hoeft te zijn.

Ingela Mennema. Roosters. Bachelorscriptie. Scriptiebegeleider: Dr. R.M. van Luijk en H.D. Visse MSc. Datum Bachelorexamen: 28 juni 2016

Rationale tetraëders.

Lebesgues overdekkingslemma en Cantors intersectiestelling voor Atsuji metrische ruimten

Kazhdan-Lusztig-Vogan polynomen voor gespleten E 8, een uitzonderlijke berekening voor een exceptionele groep

Brown s Representeerbaarheidsstelling

Dualiteit. Raymond van Bommel. 6 april 2010

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 26 augustus 2010, , Examenzaal

Hoofdstuk 3. Equivalentierelaties. 3.1 Modulo Rekenen

Hints en antwoorden bij de vragen van de cursus Lineaire Algebra en Meetkunde

6 Ringen, lichamen, velden

Hoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A Met beknopte uitwerking

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

HERTENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Examenvragen Hogere Wiskunde I

Basiskennis lineaire algebra

TW2040: Complexe Functietheorie

Drie problemen voor de prijs van één

Universiteit Gent. Academiejaar Discrete Wiskunde. 1ste kandidatuur Informatica. Collegenota s. Prof. Dr.

Wiskundig valt er veel in de plooi

Vector-en matrixvergelijkingen. Figuur: Vectoren, optellen

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

1 Symmetrieën van figuren

1 Verzamelingen en afbeeldingen

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra 3 en 4. Wieb Bosma

Samenvatting. Oppervlakken

Vectoranalyse voor TG

Lineaire Algebra. Bovendriehoeks- en onderdriehoeks vorm: onder (boven) elke leidende term staan enkel nullen

FUNCTIONAAL ANALYSE I

Lineaire Algebra voor ST

Eenheden van orders van getallenvelden

Voortgezette Lineaire Algebra. Prof. dr. J. van Mill Dr. F. van Schagen

Affiene ruimten. Oefeningen op hoofdstuk Basistellingen

Velduitbreidingen. Hector Mommaerts

I.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.

Algebraïsche topologie en de fixpuntstelling van Lefschetz

KU Leuven. Algebra. Notities. Tom Sydney Kerckhove

De vragen van vandaag. Hoeveel elementen? Hoeveel provincies? Hoeveel natuurlijke getallen? Non impeditus ab ulla scientia

Complexe getallen: oefeningen

Constructie der p-adische getallen

Matrixgroepen. SL n (K) = S GL n (K)

Transcriptie:

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN Faculteit Wetenschappen Departement Wiskunde Lokaal compacte kwantumgroepen Openbare verdediging Stefaan Vaes Promotor: Prof. Dr. A. Van Daele

Lokaal compacte groepen Een groep is een verzameling met een associatieve bewerking, een neutraal element en voor elk element een inverse. Voorbeelden: (Z, +), (GL(n), ), (ax + b)-groep. Groep + lokaal compacte topologie + continue bewerking en inverse = lokaal compacte groep Eerste motivatie voor de studie van kwantumgroepen: dualiteit van niet-commutatieve groepen.

Dualiteit van groepen Beschouw de groep (Z, +). De duale groep wordt gedefinieerd als Ẑ = {χ χ is een karakter op Z}. Een karakter χ op Z is een continue afbeelding χ : Z C zodanig dat χ(n) = 1, χ(n + m) = χ(n) χ(m) voor alle n, m Z. Voor elke z C met z = 1, definiëren we χ z : χ z : Z C : χ z (n) = z n. Dan is χ z (n + m) = z n+m = z n z m = χ z (n) χ z (m). Dus is χ z een karakter op Z en dit levert alle karakters.

We kunnen op de verzameling Ẑ van karakters een bewerking definiëren. Veronderstel dat χ, η Ẑ. Definieer Dan is χ η opnieuw een karakter. (χ η)(n) = χ(n) η(n). Op die manier wordt Ẑ een lokaal compacte groep. Als y, z C en y = z = 1, dan zal Dus is Ẑ T, de cirkelgroep. χ y χ z = χ yz. Bidualiteitsstelling van Pontryagin: De biduale groep Gˆˆ van een willekeurige commutatieve lokaal compacte groep G is isomorf met G.

Dualiteit voor niet-commutatieve groepen? Dit is geen eenvoudig probleem: karakters zien het verschil niet tussen r s en sr als r, s G: χ(r s) = χ(r ) χ(s) = χ(s) χ(r ) = χ(sr ). Lange geschiedenis om het duale object van een niet-commutatieve groep te definiëren: T. Tannaka (1938): met irreducibele representaties, M. Krein (1949) en W.F. Stinespring (1959) Men bereikt steeds betere dualiteitsresultaten, maar het duale object is geen gewone groep meer. PROBLEEM: Vind één categorie met dualiteit waarin alle lokaal compacte groepen passen.

Kacalgebra s De eerste oplossing voor het vorige probleem: G.I. Kac (1961) definieert de categorie van ringgroepen. Hierin passen alle unimodulaire groepen. Belangrijke bijdragen van P. Eymard, N. Tatsuuma en M. Takesaki een volledige oplossing voor het probleem in 1973. Onafhankelijk van elkaar: L. Vainerman en G.I. Kac, M. Enock en J.-M. Schwartz. Kacalgebra s.

De taal van de kwantumgroepen In wat voor structuur passen groepen en hun duale objecten? Veronderstel dat G een eindige commutatieve groep is. Algebra A = C(G). Covermenigvuldiging : C(G) C(G G) : ( (f ) ) (r, s) = f (r s). We identificeren C(G) C(G) C(G G) f g (f g)(r, s) = f (r ) g(s). Dus : A A A. WAAROM?

We zitten dan in de volgende situatie. A = C(G) : A A A?  = C(Ĝ) ˆ :    G Dualiteit Ĝ Er is een rechtstreekse weg van (A, ) naar (Â, ˆ ). Deze procedure werkt ook als G niet commutatief is. de algebra  is dan niet-commutatief. We verkrijgen de groepsalgebra: vectorruimtebasis {λ r r G} en vermenigvuldiging λ r λ s = λ r s.

Samengevat Overgang G naar : C(G) C(G) C(G) niet-commutatieve algebra s A en : A A A bieden een kader voor eindige groepen en hun duale structuren. Extra structuur op (A, ) = Hopfalgebra: Groep = verzameling + vermenigvuldiging + eenheid + inverse. Hopfalgebra = algebra + covermenigvuldiging + co-eenheid + co-inverse. We willen nu ook de topologie er weer bij betrekken en verder gaan dan eindige groepen.

Op naar lokaal compacte kwantumgroepen De filosofie blijft dezelfde. Zij G een lokaal compacte groep. A = C 0 (G) : C 0 (G) C b (G G) : ( (f ) ) (r, s) = f (r s). We identificeren C 0 (G) C 0 (G) C 0 (G G) : f g (f g)(r, s) = f (r ) g(s), C b (G G) M(C 0 (G) C 0 (G)), de vermenigvuldigersalgebra. C 0 (G) is een commutatieve C -algebra. Net zoals daarstraks laten we nu ook niet-commutatieve C -algebra s toe. De taal van lokaal compacte kwantumgroepen: C -algebra A en een covermenigvuldiging : A M(A A).

Opmerking Niet elke verzameling met een bewerking is een groep! Lokaal compacte kwantumgroepen: : A M(A A) + extra axioma s Herinner; Hopfalgebra: : A A A + extra axioma s. Een mogelijk stel van axioma s levert de theorie van Kacalgebra s. Dit is niet het einde van het verhaal!

Nieuwe elementen ten tonele V.G. Drinfel d en M. Jimbo (begin jaren 80): voorbeelden van Hopfalgebra s met S 2 ι. S.L. Woronowicz (einde jaren 80): kwantum-e(2)-groep, geen Kacalgebra. Eveneens S.L. Woronowicz: algemene en elegante theorie van compacte kwantumgroepen, onverenigbaar met de theorie van Kacalgebra s. S. Majid (begin jaren 90): voorbeelden die geen Kacalgebra s zijn.

Situatieschets Kacalgebra s Kac & Vainerman Enock & Schwartz Voorbeelden Woronowicz Voorbeelden Drinfel d en Jimbo?? Compacte kwantumgroepen Woronowicz Voorbeelden Majid VRAAG: Welke structuur zit verborgen achter al deze dingen?

Baanbrekend werk S. Baaj en G. Skandalis (begin jaren 90): multiplicatieve unitairen en Kacsystemen, elegant, andere filosofie. T. Masuda, Y. Nakagami en S.L. Woronowicz (begin jaren 90): lange lijst van axioma s voor : A M(A A), vele gewenste stellingen als axioma. A. Van Daele (halfweg jaren 90): algebraïsche kwantumgroepen, elegant, puur algebraïsch, discrete en compacte (kwantum)groepen.

Lokaal compacte kwantumgroepen Hoofdstuk 1 in proefschrift Definitie (J. Kustermans en SV) : Een lokaal compacte kwantumgroep is een C -algebra A met covermenigvuldiging : A M(A A) die voldoet aan coassociativiteit, de tegenhanger van de associativiteit van de groepsbewerking; het bestaan van een linkse en een rechtse Haarmaat; dichtheidseisen, de tegenhanger van de schrappingswet. Opmerking: definitie van lokaal compacte kwantumgroepen met co-eenheid en co-inverse: tot dusver onmogelijk.

Belangrijkste eigenschappen Constructie van co-inverse (of antipode). Bewijs van uniciteit van de Haarmaat. Constructie van dualiteit en bewijs van bidualiteitsstelling. Constructie van modulaire element. Voordeel: Een rijke theorie vanuit eenvoudige definitie. Nadeel: Het bestaan van de Haarmaat is een axioma. Kan het wel anders?

Kwantumgroepen in actie Hoofdstuk 2 in proefschrift Een lokaal compacte groep G werkt continu op een lokaal compacte ruimte X: voor elke r G is α r : X X een homeomorfisme en α r α s = α r s. Vertaling: Definieer α : C 0 (X) C b (G X) : ( α(f ) ) (r, x) = f (α r (x)). Herinner : C 0 (G) C b (G G) : ( (f ) ) (r, s) = f (r s). Dan zal ( ( ι)α(f ) ) (r, s, x) = ( α(f ) ) (r s, x) = f (αr s (x)) = f ( α r (α s (x)) ) = ( α(f ) ) (r, α s (x)) = ( (ι α)α(f ) ) (r, s, x).

Actie van een groep G op een ruimte X is equivalent met α : C 0 (X) C b (G X) waarbij ( ι)α = (ι α)α. We kunnen de twee ingrediënten kwantiseren. Ruimte X een kwantumruimte: een C -algebra of von Neumannalgebra. Gewone groep G lokaal compacte kwantumgroep. Tweede hoofdstuk van het proefschrift: (A, ) een l.c. kwantumgroep, N een von Neumannalgebra, α : N A N en ( ι)α = (ι α)α. Kwantumsymmetriegroepen van kwantumruimten: belangrijke stelling van M. Enock en R. Nest, relatie met deelfactoren.

Eigenschappen van acties Zij α : N A N een actie van de l.c. kwantumgroep (A, ) op de kwantumruimte N. De actie heeft een natuurlijke implementatie: α(x) = U(1 x)u. Constructie van het gekruiste product en het duale gewicht: nieuwe kwantumruimte, relatie tussen maten op kwantumruimte N en de nieuwe kwantumruimte. Het gekruiste product staat in standaard positie. Krachtig apparaat, nuttig in toepassingen: J. Kustermans: geïnduceerde corepresentaties, derde hoofdstuk, motivatie definitie lokaal compacte kwantumgroepen.

Exacte rijen van kwantumgroepen Hoofdstuk 3 in proefschrift Samenwerking met L. Vainerman: theorie van uitbreidingen van lokaal compacte kwantumgroepen en de constructie van het cocykelbigekruiste product. Werk van G.I. Kac (jaren 60): systematische methode om eindige kwantumgroepen te construeren. Grondig bestudeerd door S. Majid in theorie van Hopfalgebra s. Belangrijke bijdragen tot de constructie: S. Baaj en G. Skandalis.

Basisbegrippen Morfismen Veronderstel dat G, H eindige groepen zijn, dan noemen we θ : H G een morfisme als θ(r s) = θ(r ) θ(s). Vertaling: definieer θ : C(G) C(H) : θ(f ) = f θ. Dan zal H θ = ( θ θ) G. Algemene theorie van morfismen tussen lokaal compacte kwantumgroepen: J. Kustermans. Ruwweg gesproken is een morfisme van (A 1, 1 ) naar (A 2, 2 ) een -homomorfisme θ : A 1 A 2 zodat ( θ θ) 1 = 2 θ.

Korte exacte rijen We noemen een rij van morfismen tussen groepen G 1 ρ G θ G 2 een korte exacte rij als ρ injectief is, θ surjectief en Ker θ = Im ρ. We noemen een rij van morfismen tussen kwantumgroepen een korte exacte rij als θ injectief is, ρ surjectief is, (M 2, 2 ) θ (M, ) ρ (M 1, 1 ) θ(m 2 ) = {x M (ρ ι) (x) = 1 x}. Opmerking: precieze definitie van een korte exacte rij is subtieler.

De stelling van G.I. Kac Stelling van Kac voor eindige kwantumgroepen veralgemening naar l.c. kwantumgroepen: Als (M 2, 2 ) θ (M, ) ρ (M 1, 1 ) een korte exacte rij van l.c. kwantumgroepen met de cleft eigenschap is, dan kunnen we van (M 2, 2 ) en de duale van (M 1, 1 ) een passend paar maken en (M, ) bekomen als een cocykel-bigekruist product. Omgekeerd: passend paar van kwantumgroepen nieuwe kwantumgroep met de constructie van het cocykelbigekruiste product.

Nieuwe voorbeelden van kwantumgroepen Groep (R, +) en (ax + b)-groep worden een passend paar. We lossen de cocykelvergelijkingen op. nieuwe l.c. kwantumgroep. De infinitesimale Hopfalgebra heeft generatoren X, Y en A met relaties [X, A] = 2A, [Y, A] = A 2, [X, Y ] = 2Y i 4n π A, (A) = A 1 + 1 A, (X) = X 1 + 1 X, (Y ) = Y 1 + X A + 1 Y. Continue vervorming van de Heisenberggroep. Duale kwantumgroep: (ax + b)-groep. continue vervorming van twee-dimensionale

En verder? Niet-commutatieve meetkunde Zij M een (compacte) variëteit. Stel A = C (M). Definieer Ω k als ruimte van k-vormen. Beschouw d : A Ω 1 : f df, de totale afgeleide. Dan is d : A Ω 1 lineair, d(ab) = a db + da b, Ω 1 is voortgebracht door a db. Ω 1 is een A-bimodule. Algemener: Uitwendige (gegradeerde) algebra Ω en d : Ω Ω.

Kwantisatie De algebra A = C (M) mag niet-commutatief worden. Geen punten meer! Gegradeerde algebra Ω en d : Ω Ω van graad 1, met d 2 Leibniz-regel, Ω 0 = A: differentiaalcalculus. = 0 en Metriek op Riemannse variëteit A-waardig inproduct op Ω. Dirac-operator D = d + d formalisme van A. Connes. Kwantumgroepen en niet-commutatieve meetkunde: invariante differentiaalcalculi. Differentiaalcalculi op compacte kwantumgroepen (J. Kustermans, G. Murphy, L. Tuset): buiten axioma s van Connes. Grote droom: kwantum-lie-groepen.