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Geometric methods in computational complexity

Les propriétés de l’espace de modules des fibrés de Higgs sur une surface de Riemann compacte construit par N. Hitchin en 1987 ont été l’objet de nombreux travaux. Notamment, C. Simpson, en 1994, a donné une généralisation de la construction de cet espace pour toutes variétés projectives lisses. Pourtant, l’étude de la fonction de l’énergie d’un champs de Higgs (qui est plus généralement définie sur l’espace des représentations du groupe fondamental de n’importe quelle variété riemannienne) n’a pas encore été systématiquement développé en dimension supérieure. Après avoir résumé les idées fondamentales de la correspondance entre représentations et fibrés de Higgs obtenue par les application harmoniques, on se propose dans cet exposé de présenter une approche à  cet étude par le développement d’une théorie des déformations des applications harmoniques tordues jusqu’au second ordre. Cette théorie permet d’établir des formules pour les variations de l’énergie, avec lesquelles on arrive à  démontrer l’identification entre les points critiques de l’énergie et les variations polarisées de structure de Hodge complexes. On peut aussi démontrer que l’énergie est un potentiel de Kähler pour la structure complexe naturelle et finalement calculer les valeurs propres de la matrice hessienne de l’énergie.

La théorie des modèle est l’étude des formules du premier-ordre sur une structure. Dans le cas des groupes, on peut penser à  ces formules comme à  des équations généralisées. Ces formules permettent alors d’exprimer certaines propriétés du groupe (l’abélianité par exemple) ou de ses éléments, alors que d’autre ne peuvent pas être exprimées. On peut par exemple se demander quand deux groupes non isomorphes satisfont les mêmes formules du premier ordre: le problème de Tarski consiste à  déterminer si les groupes libres de rang distinct peuvent être distingués par des formules du premier ordre. Au début des années 2000, Sela et independamment Kharlampovich et Miasnikov ont montré que cela n’est pas possible. Les techniques de Sela, très géométriques, ont permis de montrer de nombreux autres résultats sur la théorie des modèles des groupes libres et des groupes hyperboliques. Un resultat qui montre bien la connection de tels problèmes avec la géométrie est qu’il est également impossible de distinguer un groupe de surface hyperbolique d’un groupe libre par des formules du premier ordre. A travers des exemples, j’essaierai de montrer comment les techniques de théorie géométrique des groupes peuvent permettre d’attaquer de telles questions.

Sur une variété projective une distribution holomorphe de codimension 1 est automatiquement intégrable dès qu’elle satisfait une certaine propriété numérique (pseudo-effectivité du conormal). Elle définit donc un feuilletage que nous nous proposons de décrire dans cet exposé.