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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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The ubiquity of optimal spectral gaps

Descripción del proyecto

Nuevas fórmulas integrales para el estudio de los vacíos espectrales

La física cuántica trata de vacíos, en particular vacíos (de energía) espectrales. Por ejemplo, en mecánica cuántica, el vacío espectral de un sistema es la diferencia de energía existente entre su estado fundamental y su primer estado excitado. En matemáticas, es la diferencia entre los módulos de los dos autovalores mayores de una matriz u operador. En general, los vacíos espectrales aportan información sobre las líneas espectrales del hidrógeno, sobre cómo barajamos las cartas, así como sobre el comportamiento de semiconductores y algoritmos de búsqueda en la web. El proyecto financiado con fondos europeos UBIQGAP investigará la naturaleza del vacío espectral de las superficies hiperbólicas y las representaciones unitarias de grupos fundamentales de superficies. Los hallazgos ayudarán a responder una serie de cuestiones, como si el vacío espectral está en todas partes y si existe para superficies aleatorias y representaciones aleatorias.

Objetivo

Spectral gap is a fundamental concept in mathematics, physics, and computer science as it governs the exponential rate at which a process converges towards its stationary state. It informs the spectral lines of hydrogen, how we shuffle cards, the behavior of semiconductors, and web search algorithms. Moreover, some of the most prominent issues of contemporary mathematics, including the Ramanujan-Petersson conjecture and the Yang-Mills mass gap, revolve around spectral gap.
This proposal seeks to investigate the nature of the spectral gap for hyperbolic surfaces and unitary representations of fundamental groups of surfaces. In the former case, the spectral gap occurs in the spectrum of the Laplace-Beltrami operator on the surface, and in the latter, it occurs in the spectrum of a Hecke operator attached to the representation.
The two main motifs of the proposal are ubiquity and optimality. Is the spectral gap ubiquitous? Does it exist for random surfaces and random representations? Is it easy to construct surfaces with a large spectral gap? In what cases can one prove that the spectral gap is close to optimal? The sharpest and most ambitious questions discussed in this proposal combine these two aspects and ask whether objects with (almost) optimal spectral gap appear with high frequency.
My main technical tool is the development of new formulas for integration over representation varieties of fundamental groups of surfaces. These integral formulas are of high independent interest. For example, I propose to establish estimates that extend important results in Voiculescu's Free Probability Theory from the context of free groups, to fundamental groups of closed compact surfaces, and beyond.
The proposal is extremely timely, as it builds on two separate breakthroughs that I have achieved in 2019. I am uniquely placed to tackle the questions of the proposal due to my broad background in geometry, analysis, and representation theory.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2020-STG

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Institución de acogida

UNIVERSITY OF DURHAM
Aportación neta de la UEn
€ 1 437 055,00
Dirección
STOCKTON ROAD THE PALATINE CENTRE
DH1 3LE DURHAM
Reino Unido
Región
North East (England) Tees Valley and Durham Durham CC
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 437 055,00

Beneficiarios (1)