|
Краткие сообщения
О симметризаторах в квантовых матричных алгебрах
Д. И. Гуревичa, П. А. Сапоновbc, В. В. Соколовa a Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН
b Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"
c Институт физики высоких энергий, НИЦ "Курчатовский институт"
Поступила в редакцию: 01.05.2023
1. В этой заметке мы имеем дело со специальным классом квадратичных алгебр, которые называются квантовыми матричными алгебрами. Квадратичной алгеброй называется факторалгебра $A=T(V)/\langle J \rangle$, где $V$ – векторное пространство над $\mathbb{C}$, $\dim_{\mathbb{C}} V=N<\infty$, $T(V)=\bigoplus_{k\geqslant 0} V^{\otimes k}$ – свободная тензорная алгебра пространства $V$, а $\langle J \rangle$ – идеал, порожденный подпространством $J\subset V^{\otimes 2}$. Алгебраические свойства таких алгебр и их неоднородных аналогов интенсивно обсуждаются в математической литературе (см., например, [4]). Мы рассматриваем задачу построения некоторых проекторов на однородные компоненты таких алгебр, являющихся аналогами обычных симметризаторов. В классическом случае эти симметризаторы строятся с помощью перестановки $P$. Ниже роль $P$ играет так называемая симметрия Гекке. Напомним, что оператор $R\colon V^{\otimes 2}\to V^{\otimes 2}$ называется $R$-матрицей, если он подчиняется соотношению кос: $R_{12} R_{23}\, R_{12}=R_{23} R_{12} R_{23}$, $R_{12}=R\otimes I$, $R_{23}=I \otimes R$ (здесь и далее символ $I$ обозначает тождественный оператор в $V$ или другом векторном пространстве). Если оператор $R$ удовлетворяет дополнительному отношению $(R-q I)(R+q^{-1} I)= 0$, где $q\in \mathbb{C}$, то $R$ называется симметрией Гекке. Далее мы будем считать, что $q^k\ne 1$ для всех $k\in \mathbb{Z}_+$. В работе [1] построены многочисленные примеры симметрий Гекке и определены симметризаторы для $R$-симметричной и $R$-кососимметричной алгебр пространства $V$.
2. Примерами квадратичных алгебр, связанных с $R$-матрицами, являются RTT-алгебра и алгебра уравнения отражений (RE). Первая из них определяется системой
$$
\begin{equation}
RT_1T_2=T_1T_2R, \qquad T_1=T\otimes I,\quad T_2=I\otimes T,
\end{equation}
\tag{1}
$$
где $T=\|t_i^j\|_{1\leqslant i,j \leqslant N}$ – матрица размером $N\times N$, элементы которой порождают RTT-алгебру. Метод построения других квантовых матричных алгебр предложен в [3]. Основная цель заметки – предложить метод, который, как мы надеемся, позволит построить симметризаторы на однородные компоненты RTT и других матричных алгебр. Мы иллюстрируем метод несколькими примерами в низших размерностях. Определяющая система (1) может быть записана в виде $T_1 T_2={\mathcal{R}}(T_1 T_2)$, где ${\mathcal{R}}(T_1 T_2)=R^{-1} T_1 T_2 R$. Если $R$ является симметрией Гекке, то оператор ${\mathcal{R}}\colon W^{\otimes 2}\to W^{\otimes 2}$, где $W=\operatorname{span}(t_i^j)$, имеет три собственных значения $1$, $-q^2$ и $-q^{-2}$. Следовательно, оператор $\mathcal{S}=2_q^{-2}({\mathcal{R}}+q^2I)({\mathcal{R}}+q^{-2}I)$, где $k_q \overset{\mathrm{def}}{=}(q^k-q^{-k})/(q-q^{-1})$, $k\in\mathbb{Z}$, является идемпотентом, называемым симметризатором. Он отображает пространство $W^{\otimes 2}$ на его подпространство симметрических элементов, т. е. такое, что $\mathcal{S}(z)=z$. Таким образом, каждый элемент $z$ второй однородной компоненты $A^{(2)}$ квадратичной алгебры $A=T(W)/\langle J \rangle$ совпадает со своей симметризованной формой $\mathcal{S}(z)$ по модулю идеала $\langle J \rangle$, где $J=\operatorname{Im}({\mathcal{R}}-I)$. Симметризатор третьего порядка $\mathcal{S}^{(3)}\colon W^{\otimes 3}\to W^{\otimes 3}$, проектирующий на однородную компоненту $A^{(3)}\subset A$, был построен в работе [2]:
$$
\begin{equation}
\begin{aligned} \, \mathcal{S}^{(3)}&:=\alpha \mathcal{S}_{12}\,\mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}\, \mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}+ \beta \mathcal{S}_{12}\,\mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}+ \gamma\mathcal{S}_{12} \notag \\ &\,=\alpha\mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}\, \mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}\,\mathcal{S}_{23}+ \beta \mathcal{S}_{23}\, \mathcal{S}_{12}\,\mathcal{S}_{23}+ \gamma\mathcal{S}_{23}, \end{aligned}
\end{equation}
\tag{2}
$$
где коэффициенты $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ удовлетворяют условию $\alpha+\beta+\gamma=1$. Здесь и далее нижние индексы оператора указывают номера компонент тензорного произведения, в которых действует данный оператор. Поскольку оператор $\mathcal{S}^{(3)}$, определенный в (2), обладает свойством $\mathcal{S}^{(3)}=\mathcal{S}_{12}\mathcal{S}^{(3)}= \mathcal{S}^{(3)} \mathcal{S}_{12}=\mathcal{S}_{23}\mathcal{S}^{(3)}= \mathcal{S}^{(3)} \mathcal{S}_{23}$, его можно записать в виде $\mathcal{S}^{(3)}=p(\mathcal{S}_{12} \mathcal{S}_{23})= p(\mathcal{S}_{23}\mathcal{S}_{12})$, где $p$ – многочлен степени 3. Минимальный многочлен оператора $\mathcal{S}_{12} \mathcal{S}_{23}$ имеет вид
$$
\begin{equation}
m_3(x)=x(x-1)\biggl(x-\frac{1}{2_q^2}\biggr) \biggl(x-\frac{(2_q^2-2)^2}{2_q^ {4}}\biggr).
\end{equation}
\tag{3}
$$
Следовательно, оператор $p(\mathcal{S}_{12} \mathcal{S}_{23})/\kappa$, где $p(x)=m(x)(x-1)^{-1}$ и $\kappa=p(1)$, проектирует пространство $W^{\otimes 3}$ на подпространство, соответствующее собственному значению 1. Отметим, что формула (3) позволяет вычислить все коэффициенты в (2).
3. Построим теперь следующий симметризатор $\mathcal{S}^{(4)}\colon W^{\otimes 4}\to W^{\otimes 4}$. С этой целью сначала найдем минимальный многочлен $m_4(x)$ оператора $\mathcal{S}^{(3)}_{123}\mathcal{S}^{(3)}_{234}\colon W^{\otimes 4}\to W^{\otimes 4}$. Это многочлен пятого порядка $m_4(x)=x(x-1)(x-\nu_1)(x-\nu_2)(x-\nu_3)$, где
$$
\begin{equation*}
\nu_1=\frac{1}{3_q^2}\,,\qquad \nu_2=\frac{(2_q^2-2)^2}{4\cdot 3_q^2}\,,\qquad \nu_3=\frac{( 3_q^2-3)^2}{4\cdot 3_q^4}\,.
\end{equation*}
\notag
$$
Подставляя произведение $\mathcal{S}^{(3)}_{123}\, \mathcal{S}^{(3)}_{234}$ в многочлен $p_4(x)=m_4(x)(x-1)^{-1}$, мы получим (после соответствующей нормировки) искомый симметризатор $S^{(4)}$. Нетрудно проверить, что ответ не зависит от порядка сомножителей: $p_4(\mathcal{S}^{(3)}_{123}\mathcal{S}^{(3)}_{234})= p_4(\mathcal{S}^{(3)}_{234}\mathcal{S}^{(3)}_{123})$. По-видимому, аналогичная процедура позволит найти все высшие симметризаторы. Предполагая, что $\mathcal{S}^{(n)}$ известно, мы определяем $\mathcal{S}^{(n+1)}$ следующим образом:
$$
\begin{equation*}
S^{(n+1)}_{1,2,\dots,n+1}= \kappa_{n+1}^{-1} p_{n+1} (S^{(n)}_{1,2,\dots,n} S^{(n)}_{2,3,\dots,n+1}),\qquad p_{n+1}(x)=m_{n+1}(x)(x-1)^{-1},
\end{equation*}
\notag
$$
где $m_{n+1}(x)$ – минимальный многочлен оператора $S^{(n)}_{1,2,\dots,n}S^{(n)}_{2,3,\dots,n+1}$ и $\kappa_{n+1}\!=p_{n+1}(1)$ – нормировочный множитель. Эта процедура основана на гипотезе, что 1 является простым корнем многочлена $m_n(x)$ для любого $n$. Предположительно степень многочлена $m_n(x)$ равна $n+1$ для общего $q$, но в пределе $q=1$ она становится равной трем. Предложенная конструкция подтверждается нашими вычислениями для $n\kern-1pt=\kern-1pt5,6,7$. Корнями многочлена $m_5(x)$ являются $0$, $1$ и числа
$$
\begin{equation*}
\nu_1=\frac{1}{4_q^2}\,, \qquad \nu_2=\frac{(2\cdot 2_q^2-5)^2}{9\cdot 2_q^4}\,, \qquad \nu_3=\frac{(2\cdot 2_q^2-5)^2}{9\cdot 4_q^2}\,, \qquad \nu_4=\frac{(4_q^2-4)^2}{9\cdot 4_q^4}\,.
\end{equation*}
\notag
$$
Было бы интересно найти закономерность для последовательности $m_n(x)$. Заметим, что существование симметризатора $S^{(n)}$ влечет за собой следующее: если симметрия Гекке $R=R(q)$ является аналитической матричнозначной функцией параметра $q$ в окрестности $q=1$, то в некоторой окрестности $q=1$ размерности однородных компонент $A^{(n)}$ совпадают с соответствующими размерностями для $q=1$.
|
|
|
Список литературы
|
|
|
1. |
Д. И. Гуревич, Алгебра и анализ, 2:4 (1990), 119–148 |
2. |
Д. И. Гуревич, П. Н. Пятов, П. А. Сапонов, Алгебра и анализ, 20:2 (2008), 70–133 |
3. |
A. Isaev, O. Ogievetsky, P. Pyatov, J. Phys. A, 32:9 (1999), L115–L121 |
4. |
A. Polishchuk, L. Positselski, Quadratic algebras, Univ. Lecture Ser., 37, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2005, xii+159 pp. |
Образец цитирования:
Д. И. Гуревич, П. А. Сапонов, В. В. Соколов, “О симметризаторах в квантовых матричных алгебрах”, УМН, 78:4(472) (2023), 203–204; Russian Math. Surveys, 78:4 (2023), 785–787
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/rm10111https://doi.org/10.4213/rm10111 https://www.mathnet.ru/rus/rm/v78/i4/p203
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 404 | PDF русской версии: | 24 | PDF английской версии: | 46 | HTML русской версии: | 121 | HTML английской версии: | 130 | Список литературы: | 95 | Первая страница: | 20 |
|