# Analytical techniques on multilinear problems Técnicas analíticas en problemas multilineales

### Impacto

Cariello, Daniel (2017) Analytical techniques on multilinear problems. [Thesis]

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## Abstract

This Ph.D. dissertation mainly focuses on three multilinear problems and itsaimistodescribe analytical and topological techniques that we found useful to tackle these problems. The first problem comes from Quantum Information theory, it is the so-called the Separability Problem, and the other two were proposed by Gurariy. Let Mk denote the set of complex matrices of order k and let Pk be the set of positive semidefinite Hermitian matrices of Mk. The aim of this problem is to find a deterministic criterion to distinguish the separable states from the entangled states. In this work we shall only deal with the bipartite finite dimensional case, therefore the states are elements in the tensor product space Mk ⊗Mm. We say that B ∈ Mk ⊗Mm is separable if B =Σin=1 Ci ⊗Di, where Ci ∈ Pk and Di ∈ Pm, for every i. If B is not separable then B is entangled. Denote by VMkV the set {V XV,X ∈ Mk}, where V ∈ Mk is an orthogonal projection. We say that a linear transformation T :VMkV →WMmW is a positive map, if T(Pk ∩VMkV )⊂ Pm ∩WMmW. We say that a non null positive map T : VMkV →VMkV is irreducible if V ′ MkV ′ ⊂ VMkV is such that T(V ′ MkV ′)⊂ V ′ MkV ′ then V ′ = V or V ′ = 0. Let us say that T : VMkV → VMkV is a completely reducible map, if it is a positive map and if there are orthogonal projections V1,...,Vs ∈ Mk such that ViVj = 0 (i ≠ j), ViV = Vi (1 ≤ i ≤ s), VMkV = V1MkV1 ⊕ ... ⊕ VsMkVs ⊕ R, R ⊥ V1MkV1 ⊕ ... ⊕ VsMkVs satisfying: T(ViMkVi)⊂ ViMkVi (1 ≤ i ≤ s), TSis irreducible (1 ≤ i ≤ s), TSR ≡ 0. Let A =Σni=1 Ai ⊗Bi ∈ Mk ⊗Mm. Define GA : Mk →Mm, as GA(X)=Σni=1 tr(AiX)Bi and FA : Mm → Mk, as FA(X)=Σin=1 tr(BiX)Ai. Our main results are the following: If A ∈ Mk ⊗Mm is positive under partial transposition (PPT) or symmetric with positive coefficients (SPC) or invariant under realignment then FA ○GA : Mk → Mk is completely reducible...

## Resumen (otros idiomas)

Esta tesis doctoral se centra principalmente en tres problemas multilineales y su objetivo es describir las técnicas analíticas y topológicas útiles para atacar estos problemas. El primer problema tiene su origen en la Teoría de Información Cuántica, es el llamado problema de la separabilidad de los estados cuánticos, y los otros dos fueron propuestos por Vladimir I. Gurariy. Denotemos por Mk al conjunto de las matrices complejas de orden k y Pk será el conjunto de matrices Hermíticas semidefinidas positivasde Mk. El objetivo de nuestro primer problema es encontrar un criterio determinístico para distinguir los estados separables de los estados entrelazados. Aqui sólo trabajamos con el caso bipartito de dimensión finita, luego los estados son los elementos del producto tensorial Mk ⊗Mm. Decimos que B ∈ Mk ⊗Mm es separable si B =Σni=1 Ci ⊗Di, donde Ci ∈ Pk y Di ∈ Pm, para cada i. Si B no es separable entonces B está entrelazada. Sea VMkV el conjunto {V XV,X ∈ Mk}, donde V ∈ Mk es una proyección ortogonal. Se dice que una transformación lineal T : VMkV →WMmW es una aplicación positiva, si T(Pk ∩VMkV )⊂ Pm ∩WMmW. Se dice que una aplicación no nula positiva T : VMkV → VMkV es irreducible si V ′ MkV ′ ⊂ VMkV es tal que T(V ′ MkV ′)⊂ V ′ MkV ′ entonces V ′ = V o V ′ = 0. Digamos que T : VMkV → VMkV es una aplicación completamente reducible, si es positiva y si hay proyecciones ortogonales V1,...,Vs ∈ Mk tales que ViVj = 0 (i ≠ j), ViV = Vi (1 ≤ i ≤ s), VMkV = V1MkV1⊕...⊕VsMkVs⊕R, R ⊥V1MkV1⊕...⊕VsMkVs y que satisfacen: T(ViMkVi)⊂ ViMkVi (1 ≤ i ≤ s), TSViMkVi es irreducible (1 ≤ i ≤ s), TSR ≡ 0. Sea A =Σni=1 Ai ⊗Bi ∈ Mk ⊗Mm. Defina GA : Mk →Mm, GA(X)=1 tr(AiX)Bi y FA : Mm →Mk, FA(X)=Σin=1 tr(BiX)Ai. Nuestros resultados principales son los seguintes: Si A es positiva bajo transposición parcial (PPT) o simétrica con coeficientes positivos (SPC) o invariante bajo realineamiento luego FA ○GA :Mk →Mk es completamente reducible...

Item Type:Thesis

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Matemáticas, Departamento de Análisis Matemático, leída el 16/09/2016

Directors:
DirectorsDirector email
Seoane Sepúlveda, Juan Benigno
Uncontrolled Keywords:Multilinear algebra, Analytical and topological techniques
Palabras clave (otros idiomas):Álgebra multilineal, Técnicas analíticas, Técnicas topológicas
Subjects:Sciences > Mathematics > Algebra
Sciences > Mathematics > Mathematical analysis
ID Code:43479
Deposited On:21 Jun 2017 10:24