We study a quantum mechanical $\sigma$-model whose target space is a hyperKähler cone. As shown by Singleton, [184], such a theory has superconformal invariance under the algebra $\mathfrak{osp}(4^*|4)$. One can formally define a superconformal index that counts the short representations of the algebra. When the hyperKähler cone has a projective symplectic resolution, we define a regularised superconformal index. The index is defined as the equivariant Hirzebruch index of the Dolbeault cohomology of the resolution, hereafter referred to as the index. In many cases, the index can be explicitly calculated via localisation theorems. By limiting to zero the fugacities in the index corresponding to an isometry, one forms the index of the submanifold of the target space invariant under that isometry. There is a limit of the fugacities that gives the Hilbert series of the target space, and often there is another limit of the parameters that produces the Poincaré polynomial for $\mathbb C^\times$-equivariant Borel-Moore homology of the space. A natural class of hyperKähler cones are Nakajima quiver varieties. We compute the index of the $A$-type quiver varieties by making use of the fact that they are submanifolds of instanton moduli space invariant under an isometry. Every Nakajima quiver variety arises as the Higgs branch of a three dimensional $\mathcal N =4$ quiver gauge theory, or equivalently the Coulomb branch of the mirror dual theory. We show the equivalence between the descriptions of the Hilbert series of a line bundle on the ADHM quiver variety via localisation, and via Hanany's monopole formula. Finally, we study the action of the Poisson algebra of the coordinate ring on the Hilbert series of line bundles. We restrict to the case of looking at the Coulomb branch of balanced $ADE$-type quivers in a certain infinite rank limit. In this limit, the Poisson algebra is a semiclassical limit of the Yangian of $ADE$-type. The space of global sections of the line bundle is a graded representation of the Poisson algebra. We find that, as a representation, it is a tensor product of the space of holomorphic functions with a finite dimensional representation. This finite dimensional representation is a tensor product of two irreducible representations of the Yangian, defined by the choice of line bundle. We find a striking duality between the characters of these finite dimensional representations and the generating function for Poincaré polynomials.

Cette thèse étudie des problèmes liés aux treillis des sous-groupes quantiques et la caractérisationdes actions ergodiques et des états idempotents d’un groupe quantique compact.Elle consiste en 3 parties. La première partie présente des résultats préliminaires sur lesgroupes quantiques localement compacts, les sous-groupes quantiques normaux ainsi queles actions ergodiques et les états idempotents. La seconde partie étudie l’analogue quantiquede la règle de modularité de Dedekind et de l’analogue quantique des théorèmesd’isomorphisme de Noether ainsi que leur conséquences comme le théorème de raffinementde Schreier, et le théorème Jordan-Hölder. Cette partie s’inspire du travail de recherche deShuzhouWang sur l’analogue quantique du troisième théorème d’isomorphisme de Noetherpour les groupes quantiques compacts ainsi que le travail récent de Kasprzak, Khosraviet Soltan sur l’analogue quantique du premier théorème d’isomorphisme de Noether pourles groupes quantiques localement compacts. Dans la troisième partie, nous caractérisonsles états idempotents du groupe quantique compact O−1(2) en s’appuyant sur la caractérisationde ses actions ergodiques plongeables. Cette troisième partie est dans la lignedes travaux fait par Franz, Skalski et Tomatsu pour les groupes quantiques compactsUq(2), SUq(2) et SOq(3). Nous classifions au préalable les actions ergodiques et les actionsergodiques plongeables du groupe quantique compact O−1(2).Les travaux présentés dans cette thèse se basent sur deux articles de l’auteur et al.Le premier s’intitule “Fundamental isomorphism theorems for quantum groups” et a étéaccepté pour publication dans Expositionae Mathematicae et le second est intitulé “Ergodicactions and idempotent states of O−1(2)” et est en cours de finalisation pour être soumis. / This thesis studies problems linked to the lattice of quantum subgroups and characterizationof ergodic actions and idempotent states of a compact quantum group. It consistsof three parts. The first part present some preliminary results about locally compactquantum groups, normal quantum subgroups, ergodic actions and idempotent states. Thesecond part studies the quantum analog of Dedekind’s modularity law, Noether’s isomorphismtheorem and their consequences as the Schreier refinement theorem and theJordan-Hölder theorem. This part completes the work of Shuzhou WANG on the quantumanalog of the third isomorphism theorem for compact quantum group and the recentwork of Kasprzak, Khosravi and Soltan on the quantum analog of the first Noether isomorphismtheorem for locally compact quantum groups. In the third part, we characterizeidempotent states of the compact quantum group O−1(2) relying on the characterizationof embeddable ergodic actions. This third part is in the sequence of the seminal works ofFranz, Skalski and Tomatsu for the compact quantum groups Uq(2), SUq(2) and SOq(3).We classify in advance the ergodic actions and embeddable ergodic actions of the compactquantum group O−1(2).This thesis is based on two papers of the author and al. The first one is entitled“Fundamental isomorphism theorems for quantum groups” which have been accepted forpublication in Expositionae Mathematicae and the second one is entitled “Ergodic actionsand idempotent states of O−1(2)” and is being finalized for submission.

In dieser Arbeit wird die de-Rham-Kohomologie für die Quantengruppen zu den vier klassischen Serien von Lie-Gruppen bestimmt und es wird der Hodgeschen Zerlegungssatz gezeigt. Als entscheidendes Mittel wurde der Laplace-Beltrami-Operator L für Woronowicz’ äußere Algebren entwickelt. Für transzendente Werte von q und reguläre Kalkülparameter z ist L diagonalisierbar. Für die obigen Quantengruppen bestimmen wir die Eigenwerte von L, die neben q und z von zwei integralen dominanten Gewichten abhängen. Wie im klassischen Fall wird die de-Rham-Kohomologie durch harmonische Formen repräsentiert. Jedoch entspricht nur im Fall der A-Serie jeder harmonischen Form auch eine de-Rham-Kohomologieklasse. Im Falle der B-, C- und D-Serien sind biinvariante Formen nicht notwendig geschlossen. Es gilt aber, dass jede biinvariante Form harmonisch ist. Das zweite Hauptresultat ist die Hodge-Zerlegung für die Quantengruppen GLq(N) und SLq(N): Ist der Kalkülparameter z regulär, so lässt sich jede Form eindeutig zerlegen in die Summe aus einem Rand, einem Korand und einem Kohomologierepräsentanten. Ferner gilt, analog zum klassischen Fall, dass die folgenden drei Formenräume übereinstimmen: die biinvarianten Formen, die harmonischen Formen und die de-Rham-Kohomologie. Für die orthogonalen und symplektischen Quantengruppen gibt es keine vollständige Hodge-Zerlegung. Nur für die Elemente, die im Bild des Laplace-Beltrami-Operators liegen, gibt es eine eindeutige Zerlegung in Rand und Korand. Für die Standardkalküle auf den Quantengruppen GLq(N) und SLq(N) wird die Größe von Woronowicz’ äußerer Algebra bestimmt. Es wird gezeigt, dass der Raum der linksinvarianten k-Formen (N² über k)-dimensional ist. Die Algebra der biinvarianten Formen ist graduiert kommutativ. Ihre Poincaré-Reihe ist (1+t)(1+t³) ... (1+t^(2N-1)). Biinvariante Formen sind geschlossen. / Consider one of the standard bicovariant first order differential calculi for the quantum groups GLq(N), SLq(N), SOq(N), or SPq(N), where q is a transcendental complex number. It is shown that the de Rham cohomology of Woronowicz'' external algebra coincides with the de Rham cohomologies of its left-invariant, its right-invariant and its bi-invariant subcomplexes. In the cases GLq(N) and SLq(N), the cohomology ring is isomorphic to the left-invariant external algebra and to the vector space of harmonic forms. We prove a Hodge decomposition theorem in these cases. The main technical tool is the spectral decomposition of the quantum Laplace-Beltrami operator. As in the classical case all three spaces of differential forms coincide: bi- invariant forms, harmonic forms and the de-Rham-cohomology. For orthog- onal and symplectic quantum groups there is no complete Hodge decompo- sition. In case of the standard calculi on the quantum groups GLq(N) and SLq(N), the size of exterior algebra is computed. The space of left-invariant k-forms has dimension C(N², k) (binomial coefficient). The algebra of bi-invariant forms is graded commutative with Poincaré series (1+t)(1+t³) ... (1+t^(2N-1)). Bi-invariant forms are closed.

Unter der Voraussetzung, dass q keine Einheitswurzel ist und dass die Differentiale duij der Fundamentalmatrix den Linksmodul der 1-Formen erzeugen, werden die bikovarianten Differentialkalküle auf den Quantengruppen SLq(N), Oq(N) und Spq(N) klassifiziert. Es wird gezeigt, dass es auf den Quantengruppen SLq(N), N ≥ 3, abgesehen von eindimensionalen Kalkülen und endlich vielen Werten von q genau 2N bikovariante Differentialkalküle gibt. Diese Kalküle haben die Dimension N². Für die Quantengruppen Oq(N) und Spq(N), N ≥ 3, gibt es unter den genannten Voraussetzungen bis auf endlich viele Werte von q genau zwei bikovariante Differentialkalküle der Dimension N². Die Bimodulstruktur der Kalküle sowie die zugeordneten ad-invarianten Rechtsideale werden explizit angegeben. Für die Quantengruppen SLq(N), N ≥ 3, wird gezeigt, dass es, sofern q keine Einheitwurzel ist, genau 2N² + 2N bikovariante Bimoduln vom Typ (u^c u; f) gibt. / If q is not a root of unity and under the assumption that the differentials duij of the fundamental matrix (uij) generate the left module of 1-forms, all bicovariant differential calculi on quantum groups SLq(N), Oq(N) and Spq(N) are classified. It is shown that on quantum groups SLq(N), N ≥ 3, except of 1-dimensional calculi and finitely many values of q, thre are exactly 2N bicovariant differential calculi. The space of invariant forms has dimension N². For quantum groups Oq(N) and Spq(N), N ≥ 3, under the same assumptions and up to finitely many values of q, there are exactly two bicovariant differential calculi of dimension N². The bimodule structure of the calculi as well as the corresponding ad-invariant right ideals are explicitely described. For quantum groups SLq(N), N ≥ 3, there are exactly 2N² + 2N bicovariant bimodules of type (u^c u; f) provided q is not a root of unity.

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Cette thèse porte sur la construction d'une famille de groupoïdes quantiques de transformations qui dans le cadre algébrique sont des algébroïdes de Hopf de multiplicateurs mesurés au sens de Timmermann et Van Daele et qui dans le cadre des algèbres d'opérateurs sont des C*-bimodules de Hopf sur une C*-base au sens de Timmermann.Dans le contexte purement algébrique, nous définissons d'abord une algèbre involutive de Yetter-Drinfeld tressée commutative sur un groupe quantique algébrique au sens de Van Daele et une intégrale de Yetter-Drinfeld sur elle. En utilisant ces objets nous construisons après un algébroide de Hopf de multiplicateurs involutif mesuré, ce nouvel objet nous l'appellons groupoïde quantique algébrique de transformations.Pour être capables de passer au cadre des algèbres d'opérateurs, nous donnons des conditions sur l'intégral de Yetter-Drinfeld qui vont nous permettre d'utiliser la construction Gelfand–Naimark–Segal pour étendre tous nos objets purement algébriques en des objets C*-algébriques. Dans ce contexte, notre construction se fait d'une manière similaire à celle présentée dans le travail de Enock et Timmermann, nous obtenons un nouvel objet mathématique que nous appellons un groupoïde quantique C*-algébrique de transformations, qui est définit en utilisant le langage des C*-bimodules de Hopf sur une C*-base. / This thesis is concerned with the construction of a family of quantum transformation groupoids in the algebraic framework in the form of the measured multiplier Hopf *-algebroids in the sense of Timmermann and Van Daele and also in the context of operator algebras in the form of Hopf C*-bimodules on a C*-base in the sense of Timmermann.In the purely algebraic context, we first give a definition of a braided commutative Yetter-Drinfeld *-algebra over an algebraic quantum group in the sense of Van Daele and a Yetter-Drinfeld integral on it. Then, using these objects we construct a measured multiplier Hopf *-algebroid, we call to this new object an algebraic quantum transformation groupoid.In order to pass to the operator algebra framework, we give some conditions on the Yetter-Drinfeld integral inspired by the properties of KMS-weights on C*-algebras which will allow us to use the Gelfand–Naimark–Segal construction to extend all the purely algebraic objects to the C*-algebraic level. At this level, we construct in a similar way to that used in the work of Enock and Timmermann, a new mathematical object that we call a C*-algebraic quantum transformation groupoid, which is defined using the language of Hopf C*-bimodules on C*-bases.