Directed polymers and rough paths

Abstract

Las Ecuaciones Estocásticas en Derivadas Parciales (SPDEs por su sigla en inglés) son una herramienta esencial para el análisis de los límites de escalamiento de diversos modelos microscópicos provenientes de otras áreas de las ciencias tales como la física y la química. Este tipo de ecuaciones corresponde a una ecuación en derivadas parciales clásica a la cual se le ha agregado un término de forzamiento externo aleatorio el que suele ser muy irregular; el ejemplo más sencillo es tal vez la Ecuación del Calor Estocástica, de la cual una de sus versiones es estudiada en la presente tesis. En cualquier caso, la irregularidad de este potencial hace que el análisis de las soluciones de estos problemas sea mucho más complicado. En efecto, hay casos en que dichas soluciones sólo pueden ser entendidas en el sentido de las distribuciones. Hay casos más críticos como la ecuación de Kardar--Parisi--Zhang (KPZ) en en una dimensión espacial donde, si bien se puede probar que posee soluciones Hölder, estas no son lo suficientemente regulares para permitir definir uno de los términos no lineales que aparecen en ella. Durante los últimos 20 años se han desarrollado varias técnicas para el análsis de este tipo de ecuaciones, entre las que destacan la teoría de rough paths geométricos de T. Lyons (1998), los rough paths ramificadosde M. Gubinelli (2010), y la más reciente teoría de estructuras de regularidad de M. Hairer (2014) por la que este último obtuvo la medalla Fields en 2014. Aunque diferentes, todas estas técnicas tienen como idea central el concepto de renormalización. En particular, la renormalización de Wick juega un rol esencial en la renormalización en el marco de las estructuras de regularidad. En este trabajo se desarrollan los productos y polinomios de Wick desde un punto de vista algebraico inspirado en el cálculo umbral de G.-C. Rota. También se explora la teoría general de losrough paths en general y su versión ramificada en particular, probándose nuevos resultados en la dirección de incorporar un análogo de la renormalización de Wick existente en las estructuras de regularidad. Por último, se estudia el modelo de polímero semidiscreto multicapas introducido por I. Corwin and A. Hammond (2014) para el cual se prueba la convergencia de su función de partición hacia la "solución" de la Ecuación del Calor Estocástica multicapas definida por N. O'Connell y J. Warren (2011) algunos años antes. Cabe destacar que al momento de redacción de esta tesis no existen resultados que permitan interpretar este proceso en el continuo como la solución de una SPDE singular como en el caso de la ecuación de KPZ, lo que ha sido una de las principales fuentes de inspiración para este trabajo.