Podrobno

Positive operator-valued noncommutative polynomials are squares
ID Jindal, Abhay (Avtor), ID Klep, Igor (Avtor), ID McCullough, Scott (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (595,14 KB)
MD5: CCD12FF58A6BDEBF2D2A316806B3DA1C
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://link.springer.com/article/10.1007/s00020-026-02828-y Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
We establish operator-valued versions of the earlier foundational factorization results for noncommutative polynomials due to Helton (Ann. Math., 2002) and one of the authors (Linear Alg. Appl., 2001). Specifically, we show that every positive operator-valued noncommutative polynomial $p$ admits a single-square factorization $p=r^* r$. An analogous statement holds for operator-valued noncommutative trigonometric polynomials (i.e., operator-valued elements of a free group algebra). Our approach follows the now standard sum-of-squares (sos) paradigm but requires new results and constructions tailored to operator coefficients. Assuming a positive $p$ is not sos, Hahn-Banach separation yields a linear functional that is positive on the sos cone and negative on $p$; a Gelfand-Naimark-Segal (GNS) construction then produces a representing tuple $Y$ leading to contradiction since $p$ was assumed positive on $Y$. The main technical input is a canonical tuple $A$ of self-adjoint operators and, in the unitary case, a canonical tuple $U$ of unitaries, both constructed from the left-regular representation on Fock space. We prove that, up to a universal constant, the norms $\|p(A)\|$ and $\|p(U)\|$ bound the operator norm of any positive semidefinite Gram matrix $G$ representing the sos polynomial $p$. This uniform control is the key input in showing that the cone of (sums of) squares is closed in the product ultraweak topology on the coefficients. A separate approximation argument then produces a separating functional that is continuous for the weak operator topology (WOT). This two-step passage between the ultraweak and WOT topologies constitutes our separation argument and yields the required WOT closedness of the sos cone. With this in hand, the GNS construction associates to such a separating linear functional a finite-rank positive semidefinite noncommutative Hankel matrix and, on its range, produces the desired tuple $Y$.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:factorization, noncommutative polynomial, sum of squares, trigonometric polynomial, Positivstellensatz
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Datum objave:01.03.2026
Leto izida:2026
Št. strani:26 str.
Številčenje:Vol. 98, iss. 1, article no. 7
PID:20.500.12556/RUL-180864 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:517.9
ISSN pri članku:0378-620X
DOI:10.1007/s00020-026-02828-y Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:272097539 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:18.03.2026
Število ogledov:276
Število prenosov:136
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Integral equations and operator theory
Skrajšan naslov:Integr. equ. oper. theory
Založnik:Springer
ISSN:0378-620X
COBISS.SI-ID:25623552 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Projekti

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P1-0222
Naslov:Algebra, teorija operatorjev in finančna matematika

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-50002
Naslov:Realna algebraična geometrija v matričnih spremenljivkah

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:N1-0217
Naslov:Nekomutativna realna algebraična geometrija s sledjo

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-60011
Naslov:Prirezani momentni problem prek realne algebraične geometrije

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-50001
Naslov:Hitro naključno generiranje Liejevih algeber

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-3004
Naslov:Hkratna podobnost matrik

Financer:ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-60025
Naslov:Interakcija aritmetičnih lastnosti in algebraične strukture v nekomutativnih kolobarjih

Financer:Fondation de l’Ecole polytechnique
Program financ.:Gaspard Monge Visiting Professor Program

Financer:EC - European Commission
Številka projekta:101017733
Naslov:QuantERA II ERA-NET Cofund in Quantum Technologies
Akronim:QuantERA II

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj