¿Existen aplicaciones útiles de álgebra homológica para la teoría cuántica de campos y la teoría de cuerdas?

¡Si, absolutamente! Uno de los principales lugares en los que aparece esta idea es en la simetría de espejo, y específicamente en la formulación de la simetría de espejo homológica. Para cualquier múltiple M de Calabi-Yau (en realidad más general, pero esto será suficiente), hay dos categorías que puede definir, que describen las D-Branes que existen en la teoría de cuerdas de tipo IIA y tipo IIB, respectivamente.

En el lado A, la categoría relevante se construye utilizando la estructura simpléctica, y está dada por la categoría Fukaya Fuk (M), que naturalmente es una categoría A-infinito. Ahora, los objetos de la categoría Fukaya son submanifolds lagrangianos, pero los morfismos dependen de si se mira la estructura completa de la categoría A-infinito o simplemente se toma homología. En la estructura completa, los morfismos están dados por combinaciones lineales de puntos de intersección, y las composiciones y composiciones superiores están dadas contando polígonos holomórficos. Los lagrangianos están destinados a representar Branes a los que se pueden unir cadenas abiertas.

En el lado B, por el contrario, la categoría relevante es la construida utilizando la estructura compleja, y es la categoría derivada de las poleas coherentes D (Coh (M)). Esto es naturalmente una categoría dg, que en particular es un ejemplo de una categoría A-infinito. Para pensar en las gavillas coherentes como Branes, tenga en cuenta que cualquier submanifold holomórfico de su múltiple tiene como estructura una gavilla coherente con soporte a lo largo de su submanifold.

La afirmación de la simetría homológica del espejo es que para cualquier múltiple M de Calabi-Yau, hay un espejo M ‘, tal que Fuk (M) = D (Coh (M’)), y viceversa. Es decir, el espejo cambia las teorías del lado A y del lado B.

Otro lugar interesante en el que aparece el álgebra homológica en QFT es en el enfoque BV-BRST para cuantificar sistemas con simetría de indicador, que proporciona una dga que captura los campos, así como los campos fantasma.

La cohomología grupal surge naturalmente en las teorías de indicadores topológicos. En un trabajo seminal de Dijkgraaf y Witten, las teorías de los indicadores topológicos con un grupo de indicadores G (podría ser un grupo compacto de Lie o un grupo finito) se clasifican por [matemáticas] H ^ {d + 1} (BG, Z) [/ math] donde [math] d [/ math] es la dimensión espacio-tiempo.

La forma más fácil de ver por qué esto es cierto es considerar una teoría de calibre reticular definida en una triangulación del múltiple espacio-tiempo, con un grupo de calibre finito [matemática] G [/ matemática]. La función de partición es un producto de las funciones U (1) en cada simplex d-dimensional. Dado que queremos construir teorías de indicadores topológicos, cualquier observable de bucle de Wilson debe ser independiente de los datos locales, como las conexiones, por lo tanto, es natural que las conexiones sean planas. Además, también debemos asegurarnos de que la función de partición no dependa de la triangulación, es decir, es una invariante topológica. Es suficiente verificar que la función de partición sea invariable bajo los movimientos de Pachner, lo que se traduce exactamente en la condición de que las funciones U (1) en los simplices son grupos de ciclos. Formalizando estos argumentos heurísticos, se puede mostrar que para los grupos finitos G, las teorías de calibre de la red topológica se clasifican por [matemáticas] H ^ d (G, U (1)) \ simeq H ^ {d + 1} (BG, Z) [ /matemáticas].