High frequency limit for a chain of harmonic oscillators with a point Langevin thermostat
本文考虑一个无限长的耦合谐振子链，其原点具有一个朗之万恒温器。在高频极限下，我们建立了恒温器散射波能量的反射-透射系数。令我们惊讶的是，即使恒温器的波动是随时间变化的，散射也不会耦合不同频率的波能。
2018-06-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Advanced Langevin thermostats: Properties, extensions to rheology, and a lean momentum-conserving approach
本文综述并扩展了朗之万恒温器，通过渐近分析推导了高精度方案，并提出了彩色和动量守恒的新型恒温器，证明了其优于全局动能控制。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comparison of different thermostats in the Holstein model
本研究对比Holstein模型中Langevin恒温器与哈密顿系统的电荷动力学模拟，发现二者极化子解离的热能NT范围一致，高温下结果相近且符合遍历假说。
2023-10-08 cond-mat.stat-mech
On the relaxation rate of short chains of rotors interacting with Langevin thermostats
在这个简短的说明中，我们考虑一个系统的两个转子，其中一个与朗之万热浴相互作用。我们表明，系统放松到其不变的措施（稳态）不快于拉伸指数$\exp(-c t^{1/2})$。这表明，本作者和J. P. Eckmann对于短转子链是最佳选择。
2017-06-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Comments on "On the application of the Gallavotti--Cohen fluctuation relation to thermostatted steady states near equilibrium"
cond-mat/0312353的各种版本讨论了我和同事在过去十年中获得的结果。我收到了对该文件发表评论的请求，这里收集了评论意见，包括我在讨论过程中试图指出的一些意见，这些意见可以在http://ipparco.roma1.infn.it网页上找到。
2004-02-27 cond-mat.stat-mech
Langevin thermostat for robust configurational and kinetic sampling
我们重新制定了Grønbech-Jensen和Farago（GJF）的算法，用于恒温下的Langevin动力学模拟。GJF算法在分子动力学模拟中已经变得越来越流行，因为它提供了鲁棒的（即，对时间步长的变化不敏感）和具有比其他朗之万恒温器更大的时间步长的相空间的精确配置采样。在原始的推导[摩尔。Phys. { \bf 111}，983（2013）]，该算法被公式化为具有现场速度变量的速度-Verlet型积分器。在这里，我们重新制定它作为一个半步速度变量的蛙跳计划。与原始形式相比，重新公式化的形式还提供了诸如平均动能等动能测量的鲁棒且准确的估计。我们分析证明，新提出的算法给出了精确的配置和动力学温度的谐振子的任何时间步长小于Verlet稳定极限，并使用计算机模拟来证明强非线性系统的配置和动力学的鲁棒性的算法。GJF恒温器的新配方的这种性质使其在计算机模拟中的实施非常有吸引力。
2019-03-07 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic thermostats: comparison of local and global schemes
我们表明，最近推出的随机恒温器[J. Chem. Phys. 126（2007）014101]可以被认为是一个全球版本的朗之万恒温器。我们比较了全球计划和当地的一个（朗之万）从正式的角度来看，并通过实际计算模型Lennard-Jones液体。在与本地计划的差异，全球恒温器保留了广泛的耦合参数的动态特性，并允许更快的相空间采样。
2008-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic Differential Equation for a System Coupled to a Thermostatic Bath via an Arbitrary Interaction Hamiltonian
本文提出一种适用于任意相互作用哈密顿量的开放系统随机微分方程普适公式，将相互作用信息编码为平均力和位置依赖阻尼系数，并揭示了传统朗之万方程在平移不变性与热浴粒子不相交可分性两个条件下仍可恢复，从而解释了实验普遍符合朗之万描述的原因。
2023-09-27 cond-mat.stat-mech
On the Application of the Gallavotti-Cohen Fluctuation Relation to Thermostatted Steady States Near Equilibrium
Gallavotti-Cohen涨落定理（GCFT）的涨落关系涉及耗散可逆动力系统相空间压缩率的涨落。它已被证明为Anosov系统，但预计将更普遍地应用。这就提出了一个问题，即哪些非Anosov系统满足涨落关系。我们分析了一类处于平衡态或近平衡稳态的N粒子系统的相空间压缩率随时间的涨落。这一类不包括Anosov系统或等能系统，然而，它包括在现实系统的分子动力学模拟中考虑的大多数稳态系统。我们认为，这些系统的相空间压缩率的波动或接近平衡不满足GCFT的波动关系，虽然差异变得有点小，从平衡的系统进一步移动。相比之下，适当定义的耗散函数的类似波动关系似乎保持接近和远离平衡。
2005-04-20 cond-mat.stat-mech
On the Fluctuation Relation for Nose-Hoover Boundary Thermostated Systems
本文讨论了在不同温度下与两个确定性恒温器接触的力学系统的瞬态和稳态涨落关系。该系统是一个修改的洛伦兹气体中的固定散射体与气体的粒子交换能量，和恒温器是由两个Nosé-胡佛恒温器应用在系统的边界模拟。瞬态波动关系，它只适用于一个精确的选择初始合奏，验证在任何时候，正如预期的那样。如果考虑不同的初始系综，则需要比局部平衡所需的介观尺度更长的时间。这表明，如在我们的系统中明确检查的，当[D.J.Searles，{\em et al.}，J. Stat. Phys.128，1337（2007）]中的方法，验证了稳态涨落关系的有效性。对于稳态波动的相空间收缩率$\zL$和耗散函数$\zW$，一个类似的松弛制度在较短的平均时间被发现。量$\zW$满足良好的精度波动关系的时间大于介观时间尺度;量$\zL$出现后开始单调收敛。这与$\zW$和$\zL$相差一个总时间导数，以及$\zL$的概率分布函数的尾部是高斯分布的事实是一致的。
2008-09-04 cond-mat.stat-mech
Complete Set of Stochastic Verlet-Type Thermostats for Correct Langevin Simulations
我们提出了一套完整的随机Verlet型算法，可以提供正确的统计措施，在离散时间Langevin系统的构型和动力学采样。该方法是一个蛮力一般表示的Verlet算法与自由参数系数，确定通过要求正确的玻尔兹曼采样线性系统，无论时间步长。其结果是一组统计上正确的方法给出了一个自由的功能参数，它可以被解释为一个时间步长的速度衰减因子。我们定义的统计特性，真正的现场$v^n$和真正的半步$u^{n+\frac{1}{2}}$速度，并使用这些定义为每个统计正确的Stormer-Verlet方法找到一个独特的相关的半步速度表达式，这产生正确的动力学麦克斯韦-玻尔兹曼统计线性系统。它表明，没有其他类似的，统计上正确的现场速度存在。我们进一步讨论的使用和功能的有限差分速度定义，既不是真正的现场，也不是真正的半步。这组方法以方便和常规的随机Verlet形式编写，这些形式适合于直接实现，例如，分子动力学应用。我们突出了几个具体的例子，并通过全面的Langevin模拟简单的非线性振荡器和复杂的分子动力学的算法进行验证。
2019-09-10 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
The G-JF Thermostat for Accurate Configurational Sampling in Soft-Matter Simulations
我们实现了统计上健全的G-JF恒温Langevin动力学模拟到ESPREesSo分子包的大规模模拟软物质系统。实施的集成方法进行测试，目前使用的分子包在模拟流体双层膜的积分器。而后者表现出的采样统计，随着积分时间步长dt增加的偏差，前者重现近正确的配置统计所有dt的稳定范围内的模拟。我们的结论是，非常温和的修改现有的代码，可以显着提高性能的统计抽样使用朗之万恒温器。
2016-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Fluctuating hydrodynamics for driven granular gases
研究了在稀极限下受随机恒温器加热的颗粒气体。从控制关联函数演化的动力学方程出发，构造了Boltzmann-Langevin方程。分析了相应的线性化Boltzmann-Fokker-Planck算符的谱，导出了流体动力学极限下的横向脉动速度方程。噪声项（朗之万力）因此在微观上是已知的，并且包含两个项：一个来自恒温器，另一个来自波动压力张量。在与自由冷却情况的差异，噪声被发现是白色的，其幅度进行评估。
2009-10-13 cond-mat.stat-mech
Off-equilibrium Langevin dynamics of the discrete nonlinear Schroedinger chain
合适的朗之万恒温器介绍，这是能够控制的温度和化学势的一维晶格的非线性薛定谔振荡器。由此产生的非平衡静止状态，然后在两个极限情况下（低温和大颗粒密度），其中的动态可以映射到一个耦合的转子链与外部扭矩。其结果是，一个有效的动力学定义的温度可以引入和一般的微正则（全球）定义相比。
2013-08-21 cond-mat.stat-mech
Steady State Thermodynamics of Langevin Systems
我们研究描述非平衡定态的朗之万动力学。利用Oono和Paniconi [Prog. Theor.物理增刊{ \bf 130}，29（1998）]，我们发现，他们提出的第二定律的扩展形式适用于稳态之间的转变，香农熵差与无限慢操作中产生的过量热有关。广义版本的Jarzynski工作关系起着重要的作用，在我们的理论。
2000-10-26 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady states in Langevin thermal systems
平衡的特征在于它的基本属性，如细致平衡，波动-耗散关系，没有热耗散。基于随机热力学，我们证明了这三个性质在具有微观可逆性的常规朗之万热系统中是等价的。因此，一个传统的稳态要么具有所有三种性质（平衡），要么没有一种性质（非平衡）。与此相反，与速度相关的力量打破微观可逆性，我们证明了细致平衡和波动耗散关系相互排斥，没有等价关系之间的任何两个属性是可能的。这意味着具有速度依赖力的朗之万系统的稳态可能保持某些平衡性质，但不是所有的平衡性质。我们的结果与几个例子系统说明。
2017-08-16 cond-mat.stat-mech
Experimental study of energy transport between two granular gas thermostats
我们报告在不同温度下与颗粒恒温器接触的两个耦合探针之间的能量传输。在我们的实验中，两个相同的叶片，这是机电耦合，沉浸在两个颗粒气体保持在不同的非平衡稳态，其特征在于不同的温度。首先，我们表明，从一个探头到另一个的能量通量是，在时间平均，成比例的温差，在平衡恒温器的情况下。其次，我们观察到，瞬时通量是高度间歇性的，波动表现出不对称性，随着温差的增加。有趣的是，这种与不可逆性有关的不对称性，被一个强烈唤起涨落定理的关系正确地解释了。因此，我们的实验是一个简单的宏观实现，适合于研究非平衡稳态系统之间的能量交换。
2014-09-25 cond-mat.stat-mech
Comments on the validity of the non-stationary Generalized Langevin Equation as a coarse-grained evolution equation for microscopic stochastic dynamics
我们最近表明，在热平衡之外的系统中，粗粒度可观测量的动力学由非稳态广义朗之万方程控制[J. Chem. Phys. 147，214110（2017），J. Chem. Phys. 150，174118（2019）]。我们在这两篇文章中提出的推导是基于微观自由度的动力学是确定性的假设。在这里，我们将讨论扩展到随机微观动力学。非定常广义朗之万方程也适用于随机过程的事实意味着，设计用于估计该方程的记忆核、漂移项和波动力项的方法以及设计用于数值传播该方程的方法，可以应用于采用随机恒温器或恒压器的分子动力学模拟中获得的数据。
2021-05-20 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of Langevin systems under time-delayed feedback control: II. Nonequilibrium steady-state fluctuations
本文是连续时滞反馈控制下的Langevin系统的系列研究中的第二篇。我们之前的论文[Phys. Rev. E 91，042114（2015）]的目标是推导出第二定律类不等式，为平均提取工作提供界限。在这里，我们研究的随机波动的时间积分可观的，如与环境交换的热量，提取的工作，或（表观）熵产生。我们使用的路径积分形式主义和专注于长时间的行为在固定冷却制度，强调罕见事件的作用。这说明了由线性反馈驱动的朗之万谐振子的详细的分析和数值研究。
2016-12-15 cond-mat.stat-mech
Effective temperature in nonequilibrium steady states of Langevin systems with a tilted periodic potential
本文从理论上研究了具有倾斜周期势的Langevin系统。已知扩散常数与微分迁移率之比$Θ$不等于环境温度（乘以玻耳兹曼常量），除了在线性响应状态中，其中波动耗散定理成立。为了阐明远离平衡态的$Θ$的物理意义，我们分析了一个具有缓变势的调制系统。利用微扰方法导出了调制系统概率密度的大尺度描述。我们得到的表达式表明，$Θ$在系统的大尺度描述中起着温度的作用，并且$Θ$可以在实验中直接确定，而不需要测量扩散常数和微分迁移率。
2004-02-03 cond-mat.stat-mech
Adaptive Thermostats for Noisy Gradient Systems
University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文研究了在高维空间中近似识别为梯度系统的概率测度采样数值方法，提出了一种改进的自适应 Langevin/stochastic gradient Nosé--Hoover thermostat 方法，提高了数值效率，并继承了超收敛性质。
2016-03-06 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
Statistical properties of the energy flux between two NESS thermostats
我们讨论在非平衡系统中的热输运问题。实验装置包括两个耦合的粒状气体非平衡稳态（NESS）热浴，其中嵌入布朗转子。这些转子通过电阻器$R$与直流微型电机机电耦合，从而使能量在它们之间流动。平均通量与镀液温差成线性关系。改变$R$允许在非耗散耦合极限（$R\rightarrow0$）中进行外推。我们表明，在这个限制，热通量服从波动定理，在$2004$中提出的形式由Jarzynski和Wójcik有限大小的平衡热浴之间的通量波动。
2021-01-21 cond-mat.stat-mech
Langevin dynamics with spatial correlations as a model for electron-phonon coupling
随机朗之万动力学传统上被用作描述非平衡过程的工具。当在具有集体模式的系统中使用时，传统的朗之万动力学不加区别地松弛所有模式，而不管它们的波长。我们提出了一个广义的朗之万动力学，可以捕捉集体模式和浴之间的差分耦合，通过引入空间相关性的随机力。这使得建模的电子子系统在金属作为一个广义朗之万浴赋予局部性的概念，大大提高了双温模型的能力。这里提出的空间相关性的具体形式产生了固体中电子-声子耦合产生的弛豫的物理波矢和偏振依赖性。我们表明，由此产生的模型可以用于描述的路径平衡的离子和电子，也作为一个恒温器采样的平衡正则系综。通过扩展，这里提出的模型族可以一般地应用于任何致密系统、固体、合金和致密等离子体。作为一个例子，我们应用该模型研究了电子-离子双温Ni晶体的非平衡动力学。
2018-06-04 cond-mat.stat-mech
Understanding Molecular Dynamics with Stochastic Processes via Real or Virtual Dynamics
结合随机过程的分子动力学为计算化学、生物和材料体系的结构和热力学性质提供了一种方便的方法。结果表明，我们为朗之万方程提出的虚动力学情况[J. Chem. Phys. 147，184104（2017）]原则上也存在于其他类型的随机恒温器中。作为示例，研究了Andersen恒温器的推荐中间方案[J. Chem. Phys. 147，034109（2017）]。分析和数值计算结果表明，在高碰撞频率极限下，真实动力学和虚拟动力学的特征相关时间接近同一平台，但在很宽的范围内，采样的精度和效率对碰撞频率的值相对不敏感。在我们比较了Andersen恒温器和Langevin动力学的行为之后，我们提出了一个启发式的示意图来理解具有分子动力学的有效的随机恒温过程。
2018-01-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Nuclear quantum effects in solids using a colored-noise thermostat
我们提出了一种方法，基于一个非马尔可夫朗之万方程，包括量子修正的经典动力学的离子在准谐波系统。通过适当地拟合噪声的关联函数，人们可以改变作为振动频率的函数的位置和动量的波动，并拟合它们，以便再现量子力学行为，而对系统的细节有最少的先验知识。我们讨论了恒温器对钻石和冰的应用。我们发现，与路径积分分子动力学的协议的结果，可以得到只使用一小部分的计算工作。
2009-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Granular thermostat implementation within the soft-sphere Discrete Element Method (DEM) framework, considerations and limitations
Westlake University（西湖大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
针对软球DEM中Langevin与Nosé-Hoover恒温器的互补缺陷，提出两种成对混合恒温器，实现精确控温并调控速度统计，在固定惯性数下升高颗粒温度可降低表观摩擦。
2026-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation of quantum zero-point effects in water using a frequency-dependent thermostat
像水这样的分子，其振动模式的零点能量远高于室温。因此，经典的分子动力学模拟的液体在很大程度上低估了具有较高零点温度的模式的能量，这转化为低估共价原子间的距离，由于非谐效应。零点效应可以使用路径积分分子动力学模拟来恢复，但是这些在计算上是昂贵的，使得它们与从头算分子动力学模拟的组合成为挑战。作为路径积分方法的替代方案，从计算简单的角度来看，可以设想设计一种恒温器，该恒温器能够在其相应的零点温度下平衡和保持不同的振动模式。最近，Ceriotti等人（Phys.Rev.Lett. 102 020601（2009））引入了一种框架，以使用具有相关噪声的定制朗之万方程，其可以用于包括经典分子动力学模拟中的量子波动。在这里，我们表明，它是可以使用的广义朗之万方程与抑制噪声结合鼻子胡佛恒温器有效地施加零点温度独立模式在液态水。使用我们的简单和廉价的方法，我们实现了良好的协议相比，路径积分分子动力学模拟的所有原子对关联函数。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Generalized Langevin Equation: An efficient approach to non-equilibrium molecular dynamics of open systems
广义朗之万方程（GLE）是近年来提出的一种模拟经典固体和分子体系在考虑一般非平衡过程时的时间演化的方法。在这种方法中，整个系统的一部分（一个开放的系统），它与耗散环境的相互作用和交换能量，进行了研究。由于GLE是通过精确地投影出谐波环境而导出的，因此与谐波环境的耦合是现实的，而运动方程是非马尔可夫的。虽然GLE形式主义已经找到了有前途的应用，例如，在纳米摩擦学中，并且作为用于经典分子动力学模拟中的平衡的强大恒温器，求解用于实际存储器内核的GLE的有效算法是非常重要的，特别是如果存储器内核非指数地衰减的话。这是因为我们必须产生有色噪声，并以一致的方式考虑记忆效应。在这方面的贡献，我们提出了一个简单的，但有效的，算法解决GLE的实际内存内核，我们证明了它的能力，完全可解的情况下耦合到德拜浴的谐振子。
2014-03-18 cond-mat.stat-mech
Power injected in a granular gas
颗粒气体可以被模拟为一组经历非弹性碰撞的硬球，因此其微观动力学是强不可逆的。正如在几个实验工作轴承上的湍流或颗粒材料，功率注入耗散系统，以维持一个渐进的大的时间窗口的稳定状态是一个中心的可观察性。我们描述了一种分析方法，使我们能够确定在一个稳定的状态下，从每个粒子独立地受到随机力（随机恒温器）或确定性的力成比例的速度（高斯恒温器）的粒状气体中注入的功率的全部分布。我们提供了一个分析我们的结果的相关性，对于其他类型的系统，注入功率波动的关系。
2007-03-05 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Langevin equation and effective temperature for particle interacting with spatially extended environment
我们研究了一种新型的Langevin模型，它描述了经典粒子与空间扩展环境相互作用的非平衡动力学。在该模型中，粒子通过非线性相互作用哈密顿量与环境相互作用，在恒定外力的作用下，达到非平凡的非平衡稳态态。我们导出了粒子在非平衡稳态中的有效朗之万方程。利用这个方程，我们计算了有效温度，定义为速度波动的关联函数与相对于小扰动的线性响应函数的比值。结果表明，如果环境的时间尺度和粒子的时间尺度很好地分离，则与粒子的时间尺度相关联的有效温度与动力学温度相同。此外，还导出了动力学温度与驱动力-平均速度曲线曲率之间的关系式。
2013-11-29 cond-mat.stat-mech
Constant pressure and temperature discrete-time Langevin molecular dynamics
提出了一种新的改进方法，用于周期性边界条件下的分子动力学模拟中温度和压力的同时控制。恒温恒压方程是建立在我们以前开发的随机恒温器，这已被证明是提供正确的统计配置采样的任何时间步，产生稳定的轨迹。在这里，我们扩展的方法，并开发了一组离散时间运动方程的粒子动力学和系统体积，以寻求压力控制，是不敏感的数值时间步长的选择。该方法简单、实用、高效。该方法是通过直接数值模拟的两个特征模型系统-一个一维的颗粒链，可以得到精确的统计结果，并用作基准，和三维系统的Lennard-Jones相互作用的粒子模拟在固相和液相。与Kolb和Dunweg方法进行比较的结果表明，新方法的行为符合目标，即所获得的结构测量的统计平均值和波动对应用于模拟的所选时间步长是准确和鲁棒的。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the Application of Non-Gaussian Noise in Stochastic Langevin Simulations
该研究针对随机朗之万模拟，以GJ随机Verlet方法为对象，探究非高斯热噪声对离散时间恒温器的影响，发现非高斯噪声会引发高阶矩偏差、损害热力学测量精度，证实大步长下高斯噪声是获得可靠结果的必要条件。
2023-05-03 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Langevin equation with colored noise for constant-temperature molecular dynamics simulations
我们讨论了使用一个朗之万方程与有色（相关）噪声进行恒温分子动力学模拟。由于运动方程本质上是线性的，因此很容易预测哈密顿系统对这种恒温器的响应，并随意调整不同频率模式的弛豫时间。这允许优化系统热化和生成独立配置所需的时间。我们展示了如何利用这种依赖于频率的响应来控制温度的汽车Parrinello样的动力学，保持在低温下的电子自由度，而不影响绝热分离的离子的振动。
2010-01-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular dynamics study on a nonequilibrium motion of a colloidal particle driven by an external torque
本文研究了在外力作用下胶体粒子脱离平衡的运动。我们使用的分子动力学模拟，是替代的数值积分方法的基础上的朗之万方程，并有望更逼真地模拟实验。我们选择了一个由成千上万的粒子通过Lennard-Jones势相互作用组成的热浴，并施加朗之万恒温器来保持平衡。我们制备了一个单一的胶体粒子与热浴中的粒子也通过Lennard-Jones势相互作用，而没有使用任何耗散力和噪声。通过增加胶体粒子的尺寸和质量，我们编制了适合于实际实验中过阻尼极限的仿真协议。研究了在时间上连续产生的功和热的非平衡涨落的随机性质。我们精确地证明了工作产生式的涨落定理。我们的结果与朗之万方程的数值积分结果一致。
2016-08-31 cond-mat.stat-mech
Violation of the virial theorem and generalized equipartition theorem for logarithmic oscillators serving as a thermostat
根据维里定理，对数振子具有无限热容的特性，近年来有人提出将其作为恒温器。为了通过数值模拟验证其可行性，在以前的研究中，已经应用了修改的对数势来消除原点处的奇异性。本研究阐明了修饰所起的作用。我们认为，维里定理实际上是违反了修改后的对数振荡器所示的动力学温度对能量的线性关系。此外，对于热化对数振子，如果温度高于临界温度，则关于位置坐标的广义均分定理被破坏。最后，我们证明了对数振子不能作为恒温器，因为它不能保持一个非平衡稳态，即使他们的能量是适当的分配。
2017-05-10 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Extending the definition of entropy to nonequilibrium steady states
本文研究了有限经典系统在非梯度力$ξ$作用下的非平衡统计力学，系统保持固定的动能（Hoover-Evans等速恒温器）。我们假设微观动力学是足够混沌的（Gallavotti-Cohen混沌假设），并且存在一个自然的非平衡稳态$ρ_ξ$。当用$ξ+δξ$代替$ξ$时，可以计算$ρ_ξ$的变化$δρ$（线性响应），并基于能量考虑定义熵变化$δS$。当$ξ$围绕一个环变化时，$S$的总变化不需要为零：在平衡之外，熵具有曲率。但在平衡（即如果$ξ$是一个梯度），我们表明，曲率为零，并在平衡附近的熵$S(ξ+δξ)$是很好地定义为二阶$δξ$。
2003-03-09 cond-mat.stat-mech
Influence of Boundaries and Thermostatting on Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of Heat Conduction in Solids
非平衡分子动力学（NEMD）已被广泛地用于研究许多材料在不同长度尺度下的热输运。在该方法中，两个不同温度的局部恒温器用于产生具有恒定热流的非平衡稳态。传统上，有限系统的热导率被计算为热通量与从远离局部恒温器的温度曲线的线性部分提取的温度梯度之间的比率。在这里，我们表明，与适当选择的恒温器，温度分布的非线性部分实际上不应该被排除在热传输计算。我们比较NEMD结果对那些从原子的格林函数方法在弹道制度，和那些从均匀非平衡分子动力学方法在弹道扩散制度。这些比较表明，在所有的运输制度，应该直接计算的热传导从热源和散热器之间的温度差，如果需要的话，将其转换为导热系数乘以系统长度。此外，我们发现，Langevin恒温器优于Nosé-Hoover（链）恒温器在NEMD模拟，因为它的随机性和局部性。我们表明，这是特别重要的研究不对称的碳基纳米结构，其中的诺斯-胡佛恒温器可以产生文物，导致非物理热整流。随着原子间相互作用势的准确性的迅速提高，我们的发现对于从纳米级热输运的分子动力学模拟中获得正确的结果是重要的。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Statistical mechanics of a nonequilibrium steady-state classical particle system driven by a constant external force
当系综平均漂移速度不随时间变化时，一个经典粒子系统与一个由外力驱动的恒温器耦合达到稳态。这类系统的统计力学仅仅是根据等概率和遍历性原理导出的，而不涉及平衡态统计力学或局部平衡态假设的任何结论。动量空间分布由随机游动参数决定，位置空间分布由等概率和遍历原理决定。推导了能量、熵、自由能和压强的表达式，建立了外力、漂移速度和温度之间的关系。此外，向其平衡的松弛被发现是一个指数衰减过程遵守最小熵产生定理。
2020-05-21 cond-mat.stat-mech
Hot Brownian Carriers in the Langevin Picture: Application to a simple model for the Gunn Effect in GaAs
我们考虑一个带电布朗气体，在外部的、静态的、均匀的电场和磁场的影响下，浸入一个均匀的浴温中。我们得到相关的朗之万方程的解决方案，此后的非平衡（热）稳定状态的非平衡温度的演变。我们将我们的结果应用到一个简单而相关的布朗模型在GaAs中的载流子输运。我们得到了一个负微分电导制度（耿氏效应），并讨论和比较我们的结果与实验结果。
2013-07-31 cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations in simple examples of non-equilibrium steady states
我们讨论了非平衡朗之万动力学的简单情况下的波动关系。特别是，我们表明，接近非平衡稳态与非零概率电流的一些这些关系减少到一个修改后的版本的波动耗散定理。后者可以解释为参考系中以概率流确定的平均局部速度运动的类平衡关系。
2008-06-11 cond-mat.stat-mech
Gaussian noise and time-reversal symmetry in non-equilibrium Langevin models
我们表明，在驱动系统的高斯性质的波动力和时间可逆性是等价的属性。这一结果与外力的势条件一起极大地限制了概率分布函数的形式，可以证明概率分布函数满足与时间无关的关系。我们已经证实了这一特点，明确分析模型的拉伸聚合物和模型的非相互作用的布朗粒子在稳定的流动中的悬浮液。
2007-02-15 cond-mat.stat-mech
Extended Nyquist formula for a resistance subject to a heat flow
奈奎斯特公式量化了热噪声驱动的平衡电阻两端电压波动。我们在这里处理的情况下，一个电阻驱动的平衡，通过把它与两个恒温器在不同的温度。我们达到了一个非平衡的稳定状态，在这个状态下，热通量流过电阻。我们的测量表明，无论如何，一个简单的扩展的奈奎斯特公式的非均匀温度场描述了一个很好的精度的热噪声。对于金属欧姆材料，波动实际上相当于在冷热源之间的平均温度下与单个恒温器平衡的电阻的波动。
2019-11-08 cond-mat.stat-mech
Entropy production for complex Langevin equations
我们研究不可逆过程的非线性振荡器网络所描述的复值朗之万方程，占耦合到不同的热化学浴。耗散通过非厄米项引入模型的哈密顿量。我们应用随机热力学的形式主义计算显式表达式的熵产生率。我们特别讨论了网络的非平衡稳态，其特征在于由一个恒定的生产率的熵和能量流和粒子流。对于两个具体的例子，一维链和二聚体，数值计算。说明了振子间的非对称耦合对系统熵产生的影响。
2017-06-30 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Properties of Steady-State Langevin Systems
受气候现象随机模式的启发，研究了一个带加性高斯白噪声的线性随机模式的定态问题。非平衡稳态的涨落定理对这些涨落的性质提供了限制。研究了不受涨落定理约束的涨落的性质，并将其与模型参数联系起来。轨道段的不可逆性满足涨落定理，可作为非平衡涨落的度量。的不可逆性概率密度函数（PDF）的时刻被发现和PDF被认为是非高斯。对于短的和长的轨迹段，平均不可逆性趋于零，并且对于一些有限的段长度具有最大值，这定义了波动的特征时间尺度。初始平均不可逆增长率等于平均熵产生，与噪声放大有关。对于具有确定性时间尺度分离的系统，具有比轨迹时间跨度短得多的时间尺度并且其噪声幅度不是渐近大的模式，不对一阶不可逆性统计作出贡献，为降维提供了潜在的基础。
2007-11-14 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph
Harmonic damped oscillators with feedback. A Langevin study
我们考虑一个系统中的直接接触的热储，其中，如果离开未扰动，以及描述的无记忆的平衡Langevin方程的二阶时间坐标。在这种情况下，噪声波动的强度由阻尼因子根据波动和耗散定理来设置。我们研究的系统时，它是受反馈机制，相应地修改Langevin方程。记忆项现在出现在时间演化中，我们在非平衡稳态下研究。两种类型的反馈方案被认为是，一个专注于时间的变化和一个相移，并为这两种情况下，我们评估系统的波动的功率谱。我们的分析发现应用于反馈冷却振荡器，如引力波探测器AURIGA。
2009-07-24 cond-mat.stat-mech
One-dimensional steady transport by molecular dynamics simulation: Non-Boltzmann position distribution and non-Arrhenius dynamical behavior
非平衡稳态可以由静态外力驱动的非零但稳定的通量来表征。在较弱的外力作用下，由于漂移运动的微弱性和淹没在强烈的热扩散中，漂移速度很难测量。本文利用分子动力学模拟中的一种精确方法，确定了一维周期势场中受弱外力驱动的粒子的漂移速度。由计算得到的漂移速度可知，粒子的迁移率和扩散服从爱因斯坦关系，而它们与温度的关系偏离了阿克里乌斯定律。提出了一种微观跳跃机制来解释非Arrhenius行为。此外，发现在非平衡稳态下，势阱中粒子的位置分布偏离玻尔兹曼方程。非玻尔兹曼行为可能归因于恒温器，其引入了与粒子的漂移方向相反的有效“粘性”阻力。
2014-08-27 cond-mat.stat-mech
Hamiltonian Thermostats Fail to Promote Heat Flow
哈密顿力学可以用来同时约束温度和能量。我们说明了有趣的情况下，当两个不同的温度施加在一个复合哈密顿系统。我们处理的模型系统是“phi-4”链，四次系绳和二次最近邻胡克定律的相互作用。已知该模型满足傅里叶定律。我们的原型问题夹在热的和冷的哈密顿水库区域之间的牛顿子系统。我们描述了四种不同的哈密顿油藏类型。这些双温哈密顿模拟中的任何一个都没有将热量从热自由度传递到冷自由度的趋势。显然，稳态热流模拟需要能量源和能量汇，因此与哈密顿力学不相容。
2013-07-16 cond-mat.stat-mech nlin.CD
The computation of averages from equilibrium and nonequilibrium Langevin molecular dynamics
我们考虑热力学采样的数值方法，即计算根据吉布斯-玻尔兹曼分布分布的点序列，使用朗之万动力学和过阻尼朗之万动力学（布朗动力学）。朗之万动力学的各种数值方法可以基于将随机微分方程分裂成各个组成部分来构建，每个组成部分可以在分布的意义上精确地传播。每个这样的方法可以被视为根据相关联的不变测度生成样本，该相关联的不变测度通过步长依赖的扰动而不同于精确的正则不变测度。我们提供了误差估计一个la Talay-Tubaro不变分布的小步长，并比较不同的选择分裂方法的抽样偏差。我们进一步研究过阻尼限制和应用的驱动系统的背景下，目标是采样相对于一个非平衡稳态的方法。我们的分析说明了数值实验。
2015-01-12 cond-mat.stat-mech
Modified fluctuation-dissipation and Einstein relation at non-equilibrium steady states
从G. S. Agarwal [Zeitschrift für Physik 252，25（1972）]，我们提出了一个统一的推导一些修改的波动耗散关系（MFDR），涉及到响应周围的小扰动非平衡稳态的相关性。使用这种形式主义，我们表明使用连续朗之万和离散主方程动力学导出的MFDR的速度形式的等价性。由此产生的添加剂修正爱因斯坦关系的例子使用闪烁棘轮模型的分子马达。
2012-01-22 cond-mat.stat-mech
Asymptotic derivation of Langevin-like equation with non-Gaussian noise and its analytical solution
通过发展我们之前论文[K.]中的展开方法，我们针对与多个随机环境相关的广泛一类随机系统，渐进地推导出具有非高斯白噪声的非线性Langevin类方程。Kanazawa等人，arXiv：1407.5267（2014）]。进一步得到了具有任意非线性摩擦力的非高斯Langevin方程的稳态分布函数关于大摩擦系数的全阶渐近公式。我们的公式的一阶截断导致独立的踢模型和高阶校正项直接对应于弛豫过程中的多踢效应。我们引入一个图形表示来说明高阶校正项的物理意义。作为示范，我们将我们的公式应用到库仑摩擦下的颗粒电机，并得到很好的协议与我们的数值模拟。
2014-12-06 cond-mat.stat-mech
Time-reversal symmetries and equilibrium-like Langevin equations
格雷厄姆在Z. Physik B 26，397-405（1977），波动耗散关系可以被施加到一类非平衡马尔可夫朗之万方程上，该方程允许相应的福克-普朗克方程的定态解。由此产生的朗之万方程的平衡形式与非平衡哈密顿量相关联。在这里，我们提供了一些明确的见解，这个哈密顿可能会失去其时间反演不变性和如何“反应”和“耗散”通量失去其独特的时间反演对称性。力和通量之间的反对称耦合矩阵不再源自泊松括号，并且在稳态下，“反应性”通量有助于（“管家”）熵产生。非平衡哈密顿量的时间反演的偶数和奇数部分对熵的贡献在性质上不同，但在物理上有指导意义。我们发现的情况下，由于噪声波动是唯一负责的耗散。最后，这种结构产生了一个新的，物理上相关的frenesy实例。
2023-03-21 cond-mat.stat-mech
Getting More from Pushing Less: Negative Specific Heat and Conductivity in Non-equilibrium Steady States
对于熟悉平衡态统计力学的学生来说，正比热的概念与稳定性的概念密切相关，既直观合理，又可在数学上证明。然而，对于处于非平衡稳态的系统，耦合到一个以上的能量库（例如，热浴），负比热是完全可能的。在本文中，我们提出了一个显示这种现象的“最小”系统。由于与两个不同温度的热浴接触，当恒温器关闭时，该系统的（内部）能量可能会增加。在另一个上下文中，类似的现象是负导电性，其中电流可以通过减小驱动而增加（例如，外部电场）。这两个过程中的反直觉行为可以被描述为“从更少的推动中获得更多”。“还提出了这种现象的关键因素和”最低限度“系统所需的要素。
2001-08-29 cond-mat.stat-mech
The nonequilibrium discrete nonlinear Schroedinger equation
研究一维离散非线性Schroedinger方程的非平衡稳态。该系统可以看作是研究玻色子粒子如光子在层状介质中或冷原子在深光阱中稳态输运的极小模型。由于存在两个守恒量，能量和范数（或粒子数），该模型显示耦合传输的线性不可逆热力学意义上。实施蒙特卡罗恒温器以在链端施加给定的温度和化学势。结果表明，在热力学极限下，昂萨格系数是有限的，即输运是正常的。根据参数空间中的位置，“塞贝克系数”可以是正的或负的。对于恒温器参数之间的较大差异，密度和温度曲线可能显示不寻常的非单调形状。这是由于昂萨格系数对状态变量的强依赖性。
2012-04-11 cond-mat.stat-mech
Steady state entropy production rate for scalar Langevin field theories
熵产生率（EPR）提供了非平衡系统中时间反演对称性破缺的定量度量。它既可以在粒子水平上定义，也可以在密度等粗粒度场的水平上定义;后者的EPR量化了这些粗粒度场不可逆行为的程度。在这项工作中，我们首先发展了一个通用的方法来计算标量朗之万场论的EPR加性噪声。这一大类理论包括模型A（非守恒密度动力学）和模型B（守恒）的活动版本，以及两种类型的动力学同时存在的模型（如AB模型）。将标量场$ϕ$（及其时间导数$\dotϕ$）作为唯一的可观测量，我们得到了EPR的表达式，该表达式对于每个场配置都是非负的，并且在动力学的时间反对称分量中是二次的。我们的一般表达式是一个函数的准势，它决定了完整的概率分布的配置，一般是不可计算的。为了减轻这一困难，我们提出了一个小噪声扩展的EPR，它只需要知识的确定性（平均场）的解决方案，在稳态的标量场，这通常是可计算的，至少在数值上。我们证明了模型AB的情况下，这种计算。然后，我们提出了一个类似的EPR计算模型AB的保守和非保守的贡献，$\dotϕ= \dotϕ_{\rm A} + \dotϕ_{\rm B}$视为单独的可观测量。结果是定性的不同，确认字段级EPR取决于选择保留在动态描述的粗粒度信息。
2020-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
