Universality of giant diffusion in tilted periodic potentials
该研究提出带飞行时间的有偏连续时间随机游走模型，结合更新理论推导扩散系数，证明倾斜周期势下巨扩散峰行为的普适性，并给出锯齿势下相关物理量的温度依赖关系。
2025-06-16 cond-mat.stat-mech
AC Driven Jumps Distribution on a Periodic Substrate
在低粘度周期性基底上扩散的受驱动布朗粒子（例如，表面上的吸附原子）可以执行多次跳跃。在一个额外的周期性驱动器的存在下，跳跃长度和持续时间成为统计调制根据同步机制让人想起不对称随机共振。在这里，双稳态也起着关键作用，但在动力学意义上，因为粒子在锁定状态和运行状态之间切换。
2000-09-12 cond-mat.stat-mech
Exact Results for First-Passage-Time Statistics in Biased Quenched Trap Models
我们提供了精确的结果的平均值和方差的首次通过时间（FPTs）的定向革命中存在的偏见在异质淬火环境中的无序表示的随机陷阱周期$L$的环。FPT统计数据受到无序实现的关键影响。在大- $L$极限下，我们得到了FPT统计量的精确公式，该统计量由周期性排列陷阱的等待时间的样本均值和方差描述。此外，我们发现这些公式对非周期异质环境仍然是有用的，也就是说，这些结果对几乎所有的无序实现都是有效的。我们的研究结果是从根本上重要的FPT的应用，估计下的偏见的异质环境的扩散率。
2019-04-23 cond-mat.stat-mech
Transport in randomly-fluctuating spatially-periodic potentials
研究了过阻尼粒子在一维空间周期势场中的运动。由于乘性色噪声项，电势也随时间随机波动，并且具有确定性倾斜。数值模拟显示了两个不同的参数制度，对应于自由运行的近确定性粒子，和粒子被困在局部极小值的潜力与间歇性逃逸飞行。微扰和渐近的方法来理解的漂移速度和扩散系数在每个参数政权。
2008-05-10 cond-mat.stat-mech
Fractional positional jumps in stochastic systems with tilted periodic double-well potentials
本研究针对倾斜周期双阱势中阻尼粒子的随机动力学，通过矩阵连分数等方法发现分数位置滑移现象，提出有效分析再俘获过程的主方程方法，并证实双阱系统在宽参数范围内可由有效单阱模型描述。
2024-08-14 cond-mat.stat-mech
Efficiency of transport in periodic potentials: dichotomous noise contra deterministic force
研究了在对称周期一维势场中运动的惯性布朗粒子在对称无偏外谐力和有偏二分噪声$η(t)$（又称随机电报信号或两态连续时间马尔可夫过程）作用下的输运问题.在这样做时，我们集中于先前报道的机制[J. Spiechowicz等人，Phys.Rev.E90，032104（2014）]，其中广义白泊松噪声形式的非负偏置噪声$η(t)$可以诱导与由确定性恒定力$F=\langle η(t) \rangle $产生的那些类似的异常传输过程，但是明显比$F$更有效，即粒子移动得更快，速度波动明显减小，并且输送效率提高了数倍。在这里，我们证实了这一结果的情况下，二分波动的白泊松噪声相比，可以承担积极的和消极的价值观和研究的作用，在所观察到的现象中的热噪声。我们把注意力集中在二分法波动的双向性的影响，并揭示了非平衡噪声增强效率的效果仍然是可检测的。这一结果可以解释发生在强烈波动的环境中的物理和生物起源的运输现象。我们的预测可以证实实验使用的设置，由一个电容和电容分流的约瑟夫森结。
2016-02-22 cond-mat.stat-mech
Quantum diffusion in biased washboard potentials: strong friction limit
研究了在倾斜空间周期势场中运动的量子布朗粒子与恒温器强相互作用时的扩散输运性质。除了平均静止速度，我们首先通过评估有效扩散系数以及相应的Peclet数来研究扩散行为。校正由于量子效应，如量子隧穿和量子波动，被证明是大大提高扩散运输的有效性，如果只有恒温器温度驻留在一个适当的区间内的中间值。
2005-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-deviations approach to thermalization: the case of harmonic chains with conservative noise
本研究采用大偏差方法研究含能量动量守恒噪声的不同类型谐振链的热化路径，发现一阶动力学相变及简正模空间凝聚现象，指出无序和准周期模型相图存在有限值临界点。
2024-08-20 cond-mat.stat-mech
Current fluctuations in periodically driven systems
由外部周期协议驱动的非均衡小系统可以用具有时间周期转移率的马尔可夫过程来描述。一般来说，这种小系统中的电流波动很大，可能起着至关重要的作用。我们开发了一个理论形式主义，以评估在周期性驱动的系统，这样的大偏差率。我们表明，标度累积量生成函数的特征电流波动是由一个最大的Floquet指数。比较确定性协议与随机协议，我们表明，相对于大的偏差，系统驱动的随机协议具有无限大的跳跃数是等价的系统驱动的确定性协议。我们的研究结果说明了三个案例研究：一个两态模型的热机，一个三态模型的分子泵，和一个偏置的随机游动与时间周期的亲和力。
2018-06-20 cond-mat.stat-mech
Enhancement, slow relaxation, ergodicity and rejuvenation of diffusion in biased continuous-time random walks
偏压对周期势中扩散的增强起着重要的作用。使用连续时间随机游走的存在下的偏见，我们提供了一种新的机制，在随机能量景观的扩散增强。当等待时间的方差发散时，与无偏置的情况相反，有偏置的动态变得超扩散。在超扩散制度，我们发现一个独特的初始系综依赖的扩散。我们表明，时间平均方差收敛到相应的整体平均方差，即，保持遍历性。然而，时间平均方差的轨迹波动衰减缓慢。我们的研究结果表明，在superdiffusive制度的非平衡初始合奏的扩散率逐渐增加到平衡合奏时，测量的开始被延迟，对应于复兴的扩散。
2018-03-20 cond-mat.stat-mech
Discrete space-time resetting model: Application to first-passage and transmission statistics
我们考虑具有重置的格点随机游动的动力学。在任意维度的晶格上随机移动的步行者在每个时间步以恒定的概率$r$重置到给定的位置。我们构造了一个离散的更新方程，并提出了封闭形式的表达式为不同数量的重置动力学的基本重置自由传播或格林函数。我们应用我们的形式主义的有偏随机游走动力学在一维无界空间，并显示如何恢复在连续的极限结果与重置扩散。分析了一维周期边界和反射边界区域中有偏随机游动系统的重置动力学。随着偏置的变化，周期域中的首次通过概率随$r$的变化呈现多重非单调性。最后，我们应用我们的形式研究了在由周期边界和反射边界限定的一维域中两个具有重置的晶格步行者的传输动力学。当重置概率变化时，步行者之间的确定传输的概率显示出非单调行为。
2022-09-17 cond-mat.stat-mech
Diffusion in a biased washboard potential revisited
著名的萨瑟兰-爱因斯坦关系系统在热平衡状态下，布朗粒子的轨道扩展是温度的递增函数。在这里，我们仔细检查扩散的欠阻尼布朗运动在一个偏置的周期性的潜力和分析制度，其中扩散系数随温度的增加在有限的温度窗口。全面的数值模拟相应的朗之万方程进行前所未有的分辨率，使我们能够构建相图的发生的非单调的温度依赖性的扩散系数。我们讨论了后者与巨扩散现象的关系。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Zon-Cohen singularity and negative inverse temperature in a trapped particle limit
研究了运动周期势面上的布朗粒子。我们专注于统计性质的工作所做的潜力和热量耗散的粒子。当势的周期和深度都很大时，利用边界层分析，我们计算了一个累积量母函数和一个有偏分布函数。其结果使我们能够理解Zon-Cohen奇点的扩展波动定理的观点罕见的轨迹，其特征在于负逆温度的偏置分布函数。
2012-06-22 cond-mat.stat-mech
Current large deviations for driven periodic diffusions
我们研究了圆上驱动扩散的时间积分电流的大偏差，圆通常被用作非平衡系统的模型。我们得到的大偏差函数描述的电流波动使用的傅里叶-布洛赫分解的所谓的倾斜的发电机，并从这个分解的有效的（有偏的，辅助或驱动）马尔可夫过程描述的扩散电流波动的时间观察。这个有效的过程提供了一个清晰的物理解释所观察到的各种波动制度。它是用来在这里获得当前的大偏差函数的上限，我们比较最近派生的熵界，并研究大偏差的低噪声限制。
2016-09-01 cond-mat.stat-mech
Closed-form solutions to the dynamics of confined biased lattice random walks in arbitrary dimensions
偏格随机游动（BLRW）被用来模拟工程和自然系统中各种经验情况下的漂移随机运动，如趋光性，趋化性或引力轴。当运动也受到自然屏障或实验装置产生的外部边界的影响时，建模有偏见的随机运动就变得有必要了。为了研究这些情况下，有限的BLRW模型已被采用，但到目前为止，只有通过计算技术，由于缺乏一个分析框架。在这里，我们奠定了这样的分析方法的基础，推导出的格林函数，或传播，在任意尺寸和任意边界条件下的限制BLRW。通过使用这些传播子，我们明确地构造了一维反射域和周期域的依赖于时间的首次穿越概率，而在更高的维度，我们能够找到它的生成函数。后者用于找到$d$维盒、$d$维环面或两者的组合的平均首次通过时间。我们展示了令人惊讶的特性的外观，如存在的鞍在传播的时空动力学与反射边界，双峰功能的首次通过概率在周期性域和最小化的平均首次返回时间的偏差在矩形域中的中间强度。此外，我们量化了如何在多目标环境中存在的偏见较短的平均首次通过时间可以通过放置更少的目标接近边界，而不是许多目标远离他们。
2020-12-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Temperature anomalies of oscillating diffusion in ac-driven periodic systems
本文研究了温度对受交流驱动周期系统中惯性布朗粒子扩散系数的影响，发现温度升高时扩散系数在极小值处增加而在极大值处降低，并通过确定性动力学和轨迹停留时间解释了该异常行为。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crowding breaks the forward/backward symmetry of transition times in biased random walks
自然过程的微观机制经常被理解为通过分析局部粒子跃迁的随机行走模型。这是因为这些模型正确地解释了分子水平上的动态过程，并提供了清晰的物理图像。最近的理论研究取得了一个令人惊讶的发现，在复杂系统的对称性的分子向前/向后过渡时间相对于本地偏置的动力学可能会被打破，它可能需要更长的时间比上坡下坡。这些现象的物理起源仍然没有完全理解。在这里，我们探索更详细的微观特征的对称性破缺的前/后向过渡时间，通过分析精确可解的离散状态随机模型。特别地，我们考虑了四点周期晶格上两个随机游动者的特殊情况，作为表示具有多路径的一般系统的方法。结果发现，过渡时间的不对称性取决于几个因素，包括偏离平衡的程度，颗粒拥挤和动态性能的测量方法。我们的理论分析表明，在过渡时间的不对称性可以探索实验确定的重要微观特征的自然过程的定量测量的局部偏离平衡和拥挤的程度。
2021-05-10 cond-mat.stat-mech
Survival probabilities in time-dependent random walks
我们分析了跳跃概率是周期{ \it时间依赖}函数的随机游动的动力学。特别是，我们确定的生存概率有偏见的步行者谁是漂移到吸收边界。步行者的典型寿命随跳跃概率振幅的增大而减小。我们讨论了复杂的适应系统的背景下的结果的适用性。
2004-03-08 cond-mat.stat-mech
Fractional Fokker-Planck subdiffusion in alternating fields
从连续时间随机游动出发，导出了含时力场中次扩散的分数阶Fokker-Planck方程。它的局限性进行了讨论，然后将其应用到时间周期矩形力的影响下的亚扩散的研究。作为主要结果，我们表明，这样的力量不影响普遍的标度关系的异常电流和扩散时，施加到偏置动力学：在长时间限制亚扩散电流和异常扩散是免疫的驱动。这是在鲜明的对比与无偏的情况下，当子扩散系数可以被强烈增强，即零频率响应的周期性驱动是存在的。
2009-02-23 cond-mat.stat-mech
Colloids in a periodic potential: driven lattice gas in continuous space
受近年来光镊阵列中胶体粒子研究的启发，我们研究了周期势场中胶体悬浮体的二维模型。粒子倾向于停留在接近势能最小值的位置，近似于格子气。粒子间相互作用是汤川项的总和，其特征是在较大的分离处存在短程排斥和吸引，使得两个粒子不能占据相同的势阱，但相邻细胞的占据在能量上是有利的。蒙特卡罗模拟表明，平衡系统表现出冷凝，在伊辛模型/格子气与保守磁化;过渡似乎是连续的一半占有。我们研究偏向跳跃概率有利于沿一个晶格方向的运动的效果，可能会产生一个稳定的流动相对于潜在的阵列。该系统被发现表现出驱动格子气的特征：界面沿驱动方向取向，并且看起来是光滑的。较弱的驱动力有利于粒子有序地进入高密度和低密度区域，而较强的偏置倾向于破坏有序，并导致非常大的能量波动。我们的研究结果表明，可能实现的平衡和驱动晶格气体的胶体悬浮液受光镊阵列。
2007-01-04 cond-mat.stat-mech
Energy Conversion and Entropy Production in Biased Random Walk Processes -- from Discrete Modeling to the Continuous Limit
本文研究偏置随机游走热力学过程从离散到连续极限的能量转换与熵产生，揭示不同物理量保持方式导致非唯一极限，并分析有限时间离散化及反向负载下的效率变化。
2023-08-15 cond-mat.stat-mech
Giant oscillations of diffusion in ac-driven periodic systems
我们重新讨论了由在对称周期势场中运动的惯性布朗粒子和对称时间周期力组成的驱动系统中的扩散问题。我们揭示了参数域中的扩散是正常的，在很长的时间限制，并表现出有趣的巨阻尼准周期振荡作为外部驱动振幅的函数。作为这种效应背后的机制，我们确定了相应的振荡的数量不同的锁定和运行的轨迹进行领先的贡献的扩散系数。我们的发现可以在许多物理系统中得到实验验证，包括胶体颗粒，约瑟夫森结或居住在光晶格中的冷原子，仅举几例。
2022-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Giant diffusion of nanomechanical rotors in a tilted washboard potential
我们提出了一个在低摩擦极限下的偏置光学周期势的实验实现。噪声诱导的双稳态之间的锁定（扭转）和运行（自旋）状态的旋转运动的纳米钟驱动的椭圆偏振光光束倾斜的角势。通过改变气体压力的点附近的最大不透明度，旋转的有效扩散系数增加了3个数量级以上的自由空间扩散。这些实验结果与从Langevin方程出发，采用时间尺度分离的简单两态模型相一致。我们的工作为研究该体系中扩散的弱热噪声极限提供了一个新的实验平台。
2022-04-06 cond-mat.stat-mech physics.optics
Absorbing Phase Transitions and Dynamic Freezing in Running Active Matter Systems
我们研究一个二维系统的空间排斥相互作用的磁盘，每个粒子运行在一个随机的方向。该系统在运行时间为无穷大的极限下等价于一个滚转动力学系统。在低密度下，我们发现一个强烈的波动状态组成的瞬态集群。在远低于非活性颗粒将结晶的密度的临界密度以上，系统可以组织成漂移的静止或冻结状态，其中波动消失，并且形成由小密度的单个颗粒包围的大微晶。虽然所有的粒子都还在运动，但它们的轨道是闭合的。从上方接近临界密度时，组织成静止状态的平均瞬态时间按幂律发散。我们将我们的结果与观察到的周期性剪切系统的随机组织进行比较，该系统可以从波动状态到动态非波动状态进行吸收过渡。在随机组织研究中，系统组织到粒子不再相互作用的状态;相反，我们发现随机运行的活性物质组织到一个强相互作用的动态堵塞状态。我们表明，过渡到冻结状态是强大的对一定范围内的随机波动。我们还研究了向系统中添加少量钉扎粒子的影响，发现向冷冻状态的过渡转移到显著较低的密度，并通过以障碍物为中心的多面晶体的成核而产生。
2014-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Weak disorder: anomalous transport and diffusion are normal yet again
已知由外部恒定力驱动通过周期性势的粒子在限定锁定状态和运行状态之间的转变的临界力周围表现出明显的扩散峰。最近的实验和数值计算都表明，如果在周期性势上叠加一定量的空间无序，这个峰会大大增强。在这里，我们表明，除了一个简单的增强在于一个更有趣的现象。对于某些参数区域，系统表现出从正常扩散到超扩散、亚扩散甚至亚输运的丰富多样的行为。
2010-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of Molecular Motors in Reversible Burnt-Bridge Models
利用离散态随机“烧桥”模型，对以特定晶格键相互作用为动力的分子马达的动力学性质进行了理论研究。分子马达被描述为随机游走器，当穿过它们时，它们可以破坏或重建周期性分布的弱连接（“桥”），概率相应地为$p_1$和$p_2$。对于任意的参数值$p_1$和$p_2$，得到了精确和明确的动力学性质，如速度和色散。对于无偏随机步行者，可逆燃烧的桥梁的结果在一个有偏见的定向运动与动态过渡观察在非常小的浓度的桥梁。在向后偏置的分子马达的情况下，其向后的速度降低，并且在一定的参数范围内观察到运动方向的反转。研究还发现，色散表现出一个复杂的，非单调的行为与一些参数的大波动。通过分析烧毁桥附近分子马达的行为，讨论了系统的复杂动力学。
2009-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact Solutions of Burnt-Bridge Models for Molecular Motor Transport
运输的分子马达，刺激的相互作用与连续的结合位点之间的特定链接（称为“桥”），理论上研究通过分析离散状态随机“烧桥”模型。当一个无偏的扩散粒子穿过桥时，链接可以以$p$的概率被破坏（“烧毁”），从而为粒子创建一个有偏的定向运动。结果表明，对于燃烧概率$p=1$，系统可以映射到一维单粒子跳跃模型沿周期无限晶格，允许一个精确地计算所有的动力学性质。对于一般情况的$p<1$，本文提出了一种新的理论方法，并显式计算了其动力学性质。对离散时间和连续时间动力学、桥的周期性和随机分布以及不同的燃烧动力学进行了分析和比较。理论预测得到了广泛的Monte Carlo计算机模拟的支持。理论结果用于分析胶原酶马达蛋白的实验。
2006-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase locking and fractional Shapiro steps in collective dynamics of microparticles
本文研究周期驱动下密集周期势中硬核微粒的锁相动力学，揭示其源于运行的孤立团簇波，并基于有效势与单位位移定律解释锁相电流、孤子速度及颗粒直径选择条件。
2025-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sequence heterogeneity and the dynamics of molecular motors
序列异质性对分子马达动力学的影响进行了回顾和分析，使用一组最近推出的晶格模型。首先，我们审查结果的影响，异质性的轨道，如单链的DNA或RNA的动力学的电机。我们强调如何预测的行为可能会被观察到实验异常漂移和扩散的电机在很宽的范围内的参数附近的失速力和讨论的极端极限强偏置电机与单向跳跃。然后，我们考虑在一个环境中的动态包含各种不同的燃料供应化学能的电机运动，无论是在一个异构的或在一个周期性的轨道。沿着周期性轨道的运动的结果是相关的驱动蛋白马达在溶液中与不同的核苷酸三磷酸燃料源的混合物。
2005-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Giant increase of diffusion by small rise of friction
研究惯性布朗粒子在周期势中受周期力驱动时，摩擦增大反而使扩散系数剧增（强耗散下可增五个数量级），机制为周期轨道分岔及位移，弱耗散下增强较小。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
