How a finite potential barrier decreases the mean first passage time
考虑了在有限区间上的势能景观中移动的随机步行者的平均首次通过时间，起点和终点位于不同的势能上。从分析计算和蒙特卡罗模拟，我们证明了这两个点之间的分段线性曲线的平均首次通过时间最小化通过引入的势垒。由于热波动，这个屏障可能会被越过。事实证明，这种激活的相应费用不如从朝向终点的增加的斜率获得的收益严重。特别地，所得到的平均首次通过时间比两点之间的线性电位降短。
2012-03-07 cond-mat.stat-mech
First passage times of transport on planar spatial networks and their connections to off-network planar diffusion
考虑嵌入2D平面中的网络，其中粒子沿着网络的边扩散。很明显，在短的长度尺度上，粒子沿着单个边缘移动，因此经历一维扩散。然而，在更大的长度尺度上，它不再是立即清楚的运输将如何表现。人们可以凭直觉认为，当网络嵌入到“足够大”的长度尺度的二维中时，传输也将呈现二维。所有网络都是如此吗？我们能量化这种转变发生的长度尺度吗？中间空间尺度上的迁移行为是什么？在本文中，我们回答了这些问题，提出了一个数值线性代数方法，提供了一个给定的网络的第一次通过时间的确切时刻。将这些网络化的首次通过时间与平面扩散的首次通过时间进行比较，揭示了网络化传输的几个有趣特性。特别是，我们可以直接量化网络扩散将出现平面的长度尺度，如果它确实如此的话。最后，我们引入了一个适应的方法，最大熵使用的时刻的首次通过时间构建一个解析近似的首次通过时间的整个概率分布。
2021-08-20 cond-mat.stat-mech
Transport and the first passage time problem with application to cold atoms in optical traps
对冷原子在光晶格中的空间扩散的测量表明，原子的超扩散是由光晶格的深度控制的。我们使用首次通过时间统计来推导原子的扩散前沿。特别是，扫描下的第一个通道曲线，直到它的第一个到达的区域的分布，和贝塞尔漂移下的区域被证明是强大的工具，在分析的原子云。首次通过时间统计和扩散率之间的一个相当普遍的关系进行了讨论，表明首次通过时间分析是一个有用的工具，在输运系数的计算。简要介绍了半经典的描述西西弗斯冷却提供了一个丰富的相图的动力学。
2013-05-01 cond-mat.stat-mech
First passage time of N excluded volume particles on a line
最近的单分子研究的蛋白质滑动的DNA分子的动机，我们探讨了N粒子（“蛋白质”）的靶向动力学沿一条线（“DNA”）在寻找它们的靶位点（特定的靶序列）扩散滑动。在较低的颗粒密度下，观察到与1/N**2成比例的平均首次通过时间的预期减少，在较高浓度下进行校正。我们明确地考虑了吸附和解吸作用，从DNA，考虑。对于这种一般情况下，我们也考虑有限尺寸的影响，当连续近似的粒子数密度的基础上，打破。此外，我们解决的第一次通过时间的标记粒子之间扩散的其他粒子的问题。
2005-08-24 cond-mat.stat-mech
First-passage time statistics for non-linear diffusion
评估随机算法或运行随机过程的完成时间是一个有价值的技巧，不仅从纯理论的角度来看，而且从实用的角度来看。在正式意义上，这种任务是指定的首次通过时间统计。尽管人们对扩散过程的首次通过特性进行了不懈的研究，但对非线性扩散过程的研究仍然存在着不可忽视的空白。因此，本文的目标是至少在一定程度上填补这一空白。在这里，我们考虑的非线性扩散方程中的扩散率是幂律依赖于浓度/概率密度，并分析其性质的观点的首次通过时间统计。根据幂律指数的值，我们证明了生存概率和首次通过时间分布及其渐近表示的精确和近似表达式。这些结果是指自由和谐波捕获的扩散粒子。而在前一种情况下，平均首次通过时间是发散的，即使首次通过时间分布被归一化为1，它是有限的，在后者。为了支持这一结果，我们推导出精确的平均第一通过时间的目标规定在最小的谐波势的公式。
2022-11-22 cond-mat.stat-mech
Computing Large Deviations of First-Passage-Time Statistics in Open Quantum Systems: Two Methods
School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学物理学院）；School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）
本文提出两种方法用于计算开放量子系统中首次通过时间统计的大偏差，一种基于极点方程，另一种基于波函数克隆算法，并通过解析和数值实验验证其有效性。
2026-02-24 cond-mat.stat-mech
Numerical evaluation of the Gauss hypergeometric function: Implementation and application to Schramm-Loewner evolution
平面分形曲线的数值研究往往集中在细微的几何性质，如左通过概率。Schramm-Loewner演化（SLE）是一个数学框架，它对曲线系综的这些特征做出了明确的预测。左通过概率的SLE预测包含高斯超几何函数${}_2F_1$。为了进行计算SLE的研究，因此有必要有一个方法的数值评估${}_2F_1$在相关的参数制度。在某些情况下，商业软件提供了合适的工具，但免费提供的实现是罕见的，通常无法处理左通过概率所需的参数范围。我们讨论了不同的方法来克服这个问题，并提供了一个现成的实现一个概念上透明的方法。
2015-05-11 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Thermodynamics with thermodynamic variable first-passage time. II. Dynamics of explosive boiling of superheated liquid, critical indices, fractional calculus
Institute for Nuclear Research, pr. Nauki, 47 Kiev, Ukraine（乌克兰国家核科学研究所）
该研究在随机首次通过时间热力学框架下，将其应用于过热液体爆炸沸腾问题，推导非局部熵产生积分公式，计算临界指数，发现给定时刻耗散由物质流积分历史决定，描述了动力学灾难及原理违反情况。
2026-07-28 cond-mat.stat-mech
Spatial First-passage Statistics of Al/Si(111)-(root3 x root3) Step Fluctuations
利用扫描隧道显微镜在720 K-1070 K温度范围内测量了Al/Si（111）-（root 3 × root 3）多组分表面上的空间台阶边起伏，台阶长度L = 65-160 nm。即使在这个表面上的步骤的波动的时间尺度变化的数量级在所示的温度范围内，测得的第一通道的空间持久性和生存概率是温度无关的。证实了空间持久概率的幂律函数形式，并测量了对称空间持久指数θ = 0.498 +/- 0.062，与理论预测θ = 1/2一致。发现生存概率与y/L直接成比例，其中y是沿着台阶边缘的距离。生存概率的形式与理论预测在数量上一致，在小y/L的极限下产生指数衰减。实验上发现，当y/L <= 0.2时，衰减常数为ys/L= 0.076 +/- 0.033。
2008-10-02 cond-mat.stat-mech
Mean first-passage times for an ac-driven magnetic moment of a nanoparticle
利用二维后向Fokker-Planck方程计算了旋转磁场驱动下纳米颗粒的磁矩的平均首次通过时间。结果表明，磁场是快速旋转的平面{ \it垂直}的纳米粒子的易轴管理的MFPT只是在相同的方式作为一个静态磁场，施加{ \it沿}的易轴。在此框架内，磁弛豫和净磁化的铁磁纳米粒子的系统所产生的旋转场的作用的功能被揭示。
2007-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial Lévy flights in bounded domains
从给定区域的逃逸是统计物理和随机过程理论中的基本问题之一。本文研究了在两个吸收边界约束下，由Lévy噪声驱动的惯性粒子从有界区域逃逸的性质，两个吸收边界的存在保证了逃逸过程可以用有限的平均首次穿越时间来刻画.对逃逸动力学的详细分析表明，Lévy噪声驱动下的积分Ornstein-Uhlenbeck过程的平均首次通过时间的性质与积分Lévy运动的性质密切相关，而积分Lévy运动的性质又与积分Wiener过程的性质密切相关.对平均首次通过时间的广泛研究还通过检查逃逸速度和能量以及它们对初始条件的对初始条件的敏感性来补充。
2021-07-01 cond-mat.stat-mech
Short-time large deviations of first-passage functionals for high-order stochastic processes
该研究针对高阶朗之万随机过程的首穿越泛函短时统计问题，采用最优涨落方法解析得到n=0和1时首穿越过程的最概然实现，以及分布尾部的本质奇异性形式与对应指数的显式表达式。
2024-09-27 cond-mat.stat-mech
Pfaffian Schur processes and last passage percolation in a half-quadrant
该研究在Pfaffian Schur过程框架下分析半象限最后通过渗流模型，证明不同区域涨落的分布规律，得到二维交叉行为并提出处理发散相关核的方法，推测交叉行为在半空间KPZ生长模型中普遍存在。
2024-12-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nature of barriers determine first passage times in heterogeneous media
本研究精确求解了d维空间中扩散输运穿过障碍物阵列的首达时间，发现能量势垒的首达时间随势垒数量呈非单调变化，而熵势垒则单调增加，并通过机器虫实验和数值模拟验证了该结论的普遍性。
2024-07-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Uphill and downhill first passage of an active Brownian particle: Asymmetry and exact path reweighting
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Charles University（查理大学）
本研究针对活性布朗粒子在外部力驱动下的首次通过问题，发现自推进打破上坡与下坡时间分布的对称性，但通过空间反射建立精确路径重加权，实现罕见上坡统计的重建，并得到数值验证。
2026-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rapidly driven nanoparticles: Mean first-passage times and relaxation of the magnetic moment
本文提出了一种计算单轴纳米粒子在快速旋转的圆极化磁场驱动下与热浴相互作用的磁矩的平均首次通过时间（MFPTs）的解析方法。该方法的基础上的解决方案的方程MFPT来自二维向后福克-普朗克方程在旋转框架。我们在高频极限下求解这些方程，并进行精确的数值模拟，验证了分析结果。结果被用于描述的逃逸率从亚稳域，这反过来又决定了磁弛豫动力学。一个主要的发现是，旋转场的存在下，可以导致弛豫时间的急剧下降和强磁化的纳米粒子系统。沿易磁化轴的方向所得到的固定磁化强度与平均磁化强度以下从固定的解决方案的福克-普朗克方程。
2007-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-Dimensional Active Brownian Particles Crossing a Parabolic Barrier: Transition-Path Times, Survival Probability, and First-Passage Time
本文研究了二维活性布朗粒子跨越抛物线障碍的过渡路径时间、生存概率和首次通过时间，揭示了活动性对这些特性的影响。
2026-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unraveling the structure of treelike networks from first-passage times of lazy random walkers
本文研究了树型拓扑有限网络中的随机搜索问题，其中首次通过时间F（t）的分布是指数衰减的。我们表明，指数尾的斜率是独立的初始条件进入树一般，和规模指数或幂律与树L的程度，取决于倾向p跳向目标节点。通过测量沿树的普通扩散的尾斜率或平均首次通过时间（MFPT）来唯一地确定L和p是不可行的。为了解开这个结构，我们考虑懒惰的随机游走者，当跳跃到节点上时，他们以概率m采取步骤，并以概率q从叶子返回。通过推导间歇随机游走的MFPT的精确解析表达式，我们验证了树的结构信息可以通过测量两种随机选择的具有不同实验参数m和q的示踪粒子的MFPT来唯一地提取。我们还解决了我们的方法的适用性，在存在的混乱的结构中的树或统计不确定性的实验参数。
2018-11-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding Mechanochemical Coupling in Kinesins Using First-Passage Time Processes
驱动蛋白是一种以步进方式沿微管运动的进行性马达蛋白，其运动由ATP水解提供动力。最近的实验已经研究了单个驱动蛋白分子的各个步骤和ATP水解之间的耦合，明确考虑到向前步骤，向后步骤和determination。动力蛋白中的机械化学耦合的理论研究，扩展了成功地用来描述传统的马达蛋白的动力学的方法，提出。驱动蛋白从微管的不可逆determination的可能性也明确考虑。利用首次通过时间方法，采用最简单的两态模型对驱动蛋白中机械化学耦合的实验数据进行了全面的描述。结果表明，驱动蛋白向前或向后移动一步，或不可逆地解离的停留时间是相同的，虽然这些事件的概率是不同的。它的结论是，目前的理论观点，只有马达蛋白分子的向前运动耦合到ATP水解，是一致的所有可用的实验观察驱动蛋白。
2004-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Self-interacting random walks : aging, exploration and first-passage times
自相互作用随机游走被赋予了长程记忆效应，这种效应是从随机游走者在时间$t$与它在较早时间$t'<t$访问过的领土的相互作用中出现的。这类非马尔可夫随机游动有着广泛的应用，从昆虫到活细胞，其中随机游动者局部地改变其环境-沿着其路径留下足迹，并反过来响应自己的足迹。由于其固有的非马尔可夫性质，自相互作用随机游动的探索性质仍然难以捉摸。在这里，我们表明，长程记忆效应可以产生深刻的后果通用自相互作用的随机游动的动力学，它们可以诱导老化和非平凡的持久性和瞬态指数，我们确定定量，在无限和受限的几何形状。基于这种分析，我们量化的搜索动力学的自相互作用的随机游走，并表明，在一个封闭的域中的目标网站的首次通过时间（FPT）的分布采取普遍的缩放形式在大域的大小限制，我们定量表征。我们认为，有吸引力的自我相互作用诱导的记忆能力提供了一个决定性的优势，局部空间探索，而排斥性的自我相互作用可以显着加速全球探索的大域。
2021-09-27 cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Exact First-Passage Time Response Theory from Steady-State Response
The University of Tokyo（东京大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）
该研究建立连续时间马尔可夫过程中MFPT响应的系统理论，通过映射MFPT瞬态响应到辅助系统稳态响应的对应关系，推导精确响应关系并阐明生物系统相关悖论，兼具理论与计算优势。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
