Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Лаборатория компьютерной геометрии и квантовой топологии

Номер договора
14.Z50.31.0020
Период реализации проекта
2014-2016
Заведующий лабораторией

По данным на 01.11.2022

5
Количество специалистов
108
научных публикаций
3
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники лаборатории занимаются изучением систем дифференциальных уравнений, необходимых для решения актуальных практических задач – от нахождения траекторий космических объектов до движения несжимаемых жидкостей. Основная часть исследований посвящена квантовой топологии и построению квантовых инвариантов, а также развитию теории сложности трехмерных многообразий.

Название проекта: Квантовая топология

Цели и задачи
Направления исследований: Квантовая и маломерная топология

Цель проекта: Развитие топологической квантовой теории поля как универсального языка для описания квантовых явлений в математике, а также для формализации и решения задач, возникающих в смежных областях науки

Практическое значение исследования
Научные результаты:

  1. Обнаружена тесная, до сих пор неизвестная, связь между инвариантами Дейкраафа-Виттена и Арф-инвариантами билинейных форм, отвечающих специальным квадратичным формам на первых группах когомологий рассматриваемых многообразий. 
  2. Разработан метод вычисления инвариантов Дейкраафа-Виттена над полем порядка 2 для ориентируемых многообразий Зейферта с ориентируемыми базами. 
  3. С помощью специально построенного семейства инвариантов типа Тураева-Виро найдены точные значения сложности для нескольких бесконечных серий трёхмерных многообразий. 
  4. Классифицированы и табулированы все узлы в утолщенном торе и утолщенной бутылке Клейна малой сложности. Эта классификация стала возможной благодаря открытию сотрудниками лаборатории новых квантовых инвариантов типа скобки Кауффмана для узлов в утолщенных поверхностях. 
  5. Разработан метод построения новых топологических SU-инвариантов виртуальных узлов, являющихся аналогами полинома ХОМФЛИ классических узлов. 
  6. С помощью явного вычисления значений инварианта Кассона-Волкера-Лескоп получена полная классификация бесконечного семейства трёхмерных многообразий, получающихся в результате рациональных перестроек трёхмерной сферы вдоль нескольких зацеплений специального вида. 
  7. Найдено несколько новых семейств операторов Янга – Бакстера на двумерном векторном пространстве, построены соответствующие им инварианты классических узлов и зацеплений. 
  8. Обнаружена связь между нотоидами на двумерной сфере и узлами в утолщенных поверхностях. С её помощью удалось получить полную классификацию примарных нотоидов, диаграммная сложность которых не превосходит пяти. 
  9. Доказано, что диаграммная сложность каждого нотоида не меньше его удвоенной высоты. Это позволило получить новые нижние оценки диаграммной сложности нотоидов, которые оказываются точными. 
  10. Разработан и реализован подход для построения полиномиальных инвариантов для узлов и зацеплений в утолщениях неориентируемых поверхностей. Этот подход позволяет строить инварианты в том числе и для узлов в неориентируемых многообразиях. 
  11. Построено новое семейство квантовых инвариантов для трёхмерных многообразий.

Внедрение результатов исследования:

  • Создан и зарегистрирован «Атлас трехмерных многообразий», представляющий собой базу данных трехмерных многообразий и их характеристик (сложность, значения инвариантов, тип геометрии, графические структуры, общепринятые наименования).

  • Создана и зарегистрирована программа для ЭВМ «Одновершинные спайны трехмерных многообразий», предназначенная для построения двумерных полиэдров специального вида (одновершинных спайнов), задающих трехмерные многообразия.

  • Создана и зарегистрирована программа для ЭВМ «HOMFLY-calculator», предназначенная для вычисления значений классического полинома ХОМФЛИ рациональных узлов.

Образование и переподготовка кадров:

  • Созданы и внедрены в образовательный процесс 14 новых образовательных программ: «Дополнительные главы топологии (часть I)», «Классификация 3-многообразий», «Классификация многообразий Зейферта и вычисление их квантовых инвариантов», «Маломерная топология», «Квантовая топология», «Вычислительная топология», «Теория графов», «Теория гомологий», «Теория сложности геометрических объектов», «Теория узлов», «Алгебраическая топология», «Алгоритмы на графах», «Квантовые и полиномиальные инварианты узлов», «Теория одновершинных спайнов».

  • Защиты: 11 кандидатских диссертаций.

  • Проведены 8 научных конференций по направлению научного исследования.

  • Приняты в аспирантуру и докторантуру по направлению научного исследования 7 членов научного коллектива.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В 2017 году Научно-исследовательская лаборатория квантовой топологии была объединена с лабораторией компьютерной геометрии в новую учебно-научную лабораторию компьютерной геометрии и квантовой топологии. Новая лаборатория продолжает научные исследования в областях квантовой топологии и компьютерной геометрии при финансовой поддержке РНФ и РФФИ.

Сотрудничество:

Университет Индианы (США), Болонский университет (Италия), Технологический университет Джорджии (США): научные исследования и публикации.


Скрыть Показать полностью
Vesnin A.Y., Turaev V.G., Fominykh E.A.,
Three-dimensional manifolds with poor spines // Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 2015, V. 288, P. 29 - 38.
Abrosimov N.V., Kudina E.S., Mednykh A.D.,
On the volume of hyperbolic octahedron with 3-symmetry // Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 2015, V. 288, P. 1 - 9.
Vesnin A.Y., Tarkaev V.V., Fominykh A.E.,
Cusped Hyperbolic 3-Manifolds of Complexity 10 Having Maximum Volume // Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 2015, V. 289, Suppl. 1, P. 227 - 239.
Mironov A., Morozov A., Morozov An., Sleptsov A.,
Colored knot polynomials: HOMFLY in representation [2,1] // International Journal of Modern Physics A, 2015, V. 30, no. 26. Article number 1550169.
Manturov V.O., Nikonov I.M., Homotopical Khovanov homology
Journal of Knot Theory and Its Ramifications, 2015, V. 24, no. 13, Article number 1541003.
Vesnin A.Y., Turaev V.G., Fominykh E.A.
Complexity of virtual three-dimensional manifolds // Sbornik: Mathematics, 2016, V. 207, no. 11, DOI:10.1070/SM8700.
King S., Matveev S., Tarkaev V., Turaev V.,
Dijkgraaf-Witten Z_2-invariants for Seifert manifolds // Journal of Knot Theory and Its Ramifications, 2016, DOI: 10.1142/S0218216517500067.
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория «Нелинейные и нелокальные задачи для уравнений в частных производных и их приложения»

Российский университет дружбы народов - (РУДН)

Математика

Москва

Куксин Сергей Борисович

Россия, Франция

2022-2024

Лаборатория «Вероятностные методы в анализе»

Санкт-Петербургский государственный университет - (СПбГУ)

Математика

Санкт-Петербург

Хеденмальм Хокан Пер

Швеция

2021-2023

Лаборатория междисциплинарных проблем энергетики

Ульяновский государственный технический университет - (УлГТУ)

Математика

Ульяновск

Симос Теодор Елиас

Греция

2021-2023