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Ampliación de la preservación de trazas $*$ -en subálgebras densas de álgebras de von Neumann.

Sea $(\mathcal{M}, \tau)$ sea un álgebra tracial de von Neumann, es decir, $\tau$ es una traza normal fiel en $\mathcal{M}$ . Sea $S$ sea un WOT denso unital $*$ -subálgebra de $\mathcal{M}$ .

Dada otra álgebra tracial de von Neumann $(\mathcal{N}, \nu)$ y una algebraica $*$ -homorfismo $\varphi: S \to \mathcal{N}$ que conserva la traza ( $\nu \circ \varphi =\tau$ ), siempre podemos ampliar $\varphi$ a una traza que preserve $*$ -homomismo de $\mathcal{M}$ a $\mathcal{N}$ ?

Esta situación se ha planteado muchas veces al tratar con álgebras de von Neumann separables, en las que $\varphi$ está definida en alguna subálgebra densa contable, y a uno le gustaría extender a todas las $\mathcal{M}$ (por ejemplo, cuando $\mathcal{M} = L(\Gamma)$ para algún grupo contable $\Gamma$ y $S$ es el álgebra generada por los unitarios canónicos $\{u_\gamma \vert \gamma \in \Gamma\}$ ). Sin embargo, por alguna razón, en la literatura que he encontrado, esto a menudo se ignora o se considera trivial.

Mi enfoque para explicar esto fue utilizar las 2-normas inducidas por las trazas $\Vert x \Vert_{2,\tau} = \tau (x^*x), \; \Vert \cdot \Vert_{2, \nu}$ que resultan ser completas en las bolas unitarias de $\mathcal{M, N}$ y captar la densidad WOT de $S$ . Sin embargo, me encuentro con un grave obstáculo, ya que no asumo $\varphi$ respeta la norma del operador de ninguna manera, y no veo cómo en general la preservación de trazas debería decir algo al respecto.

Cualquier referencia o ayuda será muy apreciada.

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Studer Puntos 1050

Si no necesita $\nu$ ser fiel, entonces la respuesta es no. Por ejemplo $M=L^\infty[0,1]$ con $\tau$ integración contra la medida de Lebesgue. Tomemos $N=L^\infty[0,1]\oplus L^\infty[1,2]$ con $\nu$ dada por $\nu(f\oplus g)=\tau(f)$ . Sea $S$ sean los polinomios, y $\varphi(p)=p\oplus p$ . Entonces $\nu\circ\varphi=\tau$ pero $\varphi$ no es contractiva, por lo que no puede extenderse a un $*$ -de C $^*$ -álgebras.

Si exigimos que $\nu$ es fiel y que $\varphi$ tiene imagen densa, entonces puede ampliarse. Para verlo, consideremos $M$ y $N$ representado en GNS para $\tau$ y $\nu$ respectivamente. Sea $\Omega_\tau, \Omega_\nu$ denotan los vectores cíclicos correspondientes, entonces: \begin{align} \frac{\|\varphi(x)\varphi(z)\Omega_\nu\|^2}{\|\varphi(z)\Omega_\nu\|^2} &=\frac{\langle \varphi(xz)\Omega_\nu,\varphi(xz)\Omega_\nu\rangle}{\langle \varphi(z^*z)\Omega_\nu,\Omega_\nu\rangle}\\[0.3cm] &=\frac{\nu(\varphi(z^*x^*xz)}{\nu(\varphi(z^*z))}=\frac{\tau(z^*x^*xz)}{\tau(z^*z)}\\[0.3cm] &=\frac{\|xz\Omega_\tau\|^2}{\|z\Omega_\tau\|^2}. \end{align} Tomando la suma de todos los valores distintos de cero $z$ obtenemos $$ \|\varphi(x)\|=\|x\|. $$ Tenga en cuenta que $\varphi(z)=0$ implica $\tau(z^*z)=\nu(\varphi(z^*z))=0$ y $z=0$ Así que $\varphi$ es fiel.

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