First-Passage Time Distribution and Non-Markovian Diffusion Dynamics of Protein Folding
我们利用统计能量景观理论研究了蛋白质折叠的动力学。我们专注于本地连接的情况下，在那里的构型变化只能发生在相邻的国家，与折叠的进展所描述的一个序参量的分数的原生构象。详细分析了非马尔可夫扩散动力学，得到了从非天然未折叠态到天然折叠态的平均首次通过时间（MFPT）表达式。结果发现，MFPT具有V形的温度依赖性。我们还发现，MFPT缩短，因为一个增加的本地和平均非本地折叠态的能量之间的差距相对于能量景观的波动。二阶和高阶矩的研究，以推断首次通过时间（FPT）的分布。在高温下，分布变得接近泊松分布，而在低温下，分布变成具有幂律尾部的Lévy样分布，表明折叠动力学的非自平均间歇行为。我们注意到这一结果可能与单分子动力学实验相关，在单分子动力学实验中，观察到下划线蛋白质能量景观的弛豫时间呈幂律（Lévy）分布。
2002-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Non-Markovian gene expression
本文研究两类带厚尾非指数等待时间的非马尔可夫基因表达模型，揭示由到达零蛋白基态的MFPT分隔的平稳遍历与非平稳非遍历两个标度区。
2024-04-05 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Transient State Work Fluctuation Theorem for a Driven Classical System
本文导出了与谐振热浴线性耦合的经典谐振子的非平衡瞬态功涨落定理和Jarzynski等式。与水浴的耦合使得动力学不仅是耗散的，而且一般是非马尔可夫的。由于我们不假设任何关于谐波浴的光谱性质的推导不仅限于马尔可夫浴，而是更普遍的，对于非马尔可夫浴。
2008-02-03 cond-mat.stat-mech
Entropy production in a non-Markovian environment
随机热力学和相关的涨落关系提供了将热力学基本热力学定律推广到小尺度和非平衡系统的方法。波动的热力学变量通常在孤立的哈密顿演化或开放系统中的马尔可夫动力学的背景下处理。然而，在非平衡条件下的驱动系统中，没有先验的理由证明马尔可夫近似是有效的。在这项工作中，我们引入了一个明确的非马尔可夫模型的动态开放系统，系统和环境之间的相关性驱动的一个子集的环境中的平衡。这样的一个环境产生了一种新的非马尔可夫熵产生项。为了恢复熵的涨落关系，必须考虑这种非马尔可夫分量。作为一个具体的例子，我们明确地推导出这种修改的波动关系的情况下，过热的单电子盒。
2015-05-28 cond-mat.stat-mech
Entropy production and fluctuation theorems for Langevin processes under continuous non-Markovian feedback control
朗之万过程的连续反馈控制可能是非马尔可夫的，由于测量和控制动作之间的时滞。我们表明，这需要修改耗散和时间反演之间的基本关系，并包括从反向过程的非因果性质所产生的贡献。然后，我们提出了一个新的定义的量衡量的路径的不可逆性在一个非平衡定态，它也可以被视为依赖于熵的总熵产生。这导致了第二定律的推广，它在长时间限制下具有简单的形式。作为一个例子，我们适用于线性系统的一般方法，这是既分析听话，实验相关。
2014-04-15 cond-mat.stat-mech
On the range of validity of the fluctuation theorem for stochastic Markovian dynamics
我们考虑随机马尔可夫动力学中广义电流的涨落。在有限状态空间中，电流涨落的大偏差服从Gallavotti-Cohen（GC）型对称性。然而，这种对称性并不能保证在具有无限状态空间的系统中保持。这种情况的一个简单例子是零范围过程（ZRP）。在这里，我们更详细地讨论了已经报道的GC对称性的背景下，ZRP与开放边界的故障，我们给出了物理解释出现的阶段。此外，早期的分析结果的单站点的情况下，扩展到涵盖多站点系统。我们还使用我们的精确结果来测试一个有效的数值算法的Giardina，Kurchan和Peliti，这是直接测量当前的大偏差函数。我们发现，这种方法打破了在某些阶段，我们与一个有效的哈密顿量的无隙谱。
2008-06-06 cond-mat.stat-mech
A test of "fluctuation theorem" in non-Markovian open quantum systems
利用量子主方程的方法研究了具有非马尔可夫热浴的开放量子系统的涨落定理，并考察了涨落定理中出现的物理量.马尔可夫量子主方程的方法的波动定理是由Esposito和Mukamel [物理评论E { \bf 73}，046129（2006）]。我们表明，他们的讨论可以正式推广到一个非马尔可夫热浴的情况下，当局部系统线性连接到高斯热浴与德鲁德形式的频谱分布。通过对非马尔可夫体系自旋玻色子模型的数值模拟，我们发现除了强非平衡瞬态情形外，“细致平衡“条件都能很好地满足，因此我们对“熵产生”定义的推广几乎总是合理的.因此，我们对涨落定理的推广在更广的范围内是有意义的。
2011-05-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation-response relation for a nonequilibrium system with resolved Markovian embedding
Raymond & Beverly Sackler School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒化学学院）；University of Strasbourg and CNRS, CESQ and ISIS, UMR 7006（斯特拉斯堡大学和法国国家科学研究中心，CESQ和ISIS，UMR 7006）；Raymond & Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学学院）；Institut für Physik, Humboldt Universiät zu Berlin（柏林洪堡大学物理研究所）
该研究通过实验验证了在非马尔可夫动力学中，通过解析马尔可夫嵌入可恢复涨落-响应关系，并展示了稳态相关性在确定响应中的作用。
2026-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation Relations for Quantum Markovian Dynamical System
我们导出了Lindblad主方程描述的非平衡开放量子系统的一般涨落关系。在保守的哈密顿动力学的特殊情况下，这些身份使我们能够检索量子版本的Jarzynski和克鲁克斯关系。在线性响应制度，这些波动关系产生的波动耗散定理（FDT）有效的一个固定状态任意远离平衡。对于一个封闭的系统，这个FDT减少到著名的卡伦-韦尔顿-久保公式。
2010-02-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Heat and work in Markovian quantum master equations: concepts, fluctuation theorems, and computations
马尔可夫量子主方程（MQME）是近半个世纪前建立的。它们经常被用于不可逆热力学的研究。然而，以前的结果主要关注系综平均，这些系统的随机热力学在很长一段时间内没有被注意到。这种情况一直保持不变，直到在过去的二十年中发现了各种经典和量子体系中的涨落定理。在本文中，我们系统地总结了目前的理解，在MQME的随机热和功使用两种不同的策略。一种策略是将系统及其周围的热浴视为一个封闭的量子系统，假设复合系统的演化在含时的总哈密顿量下是幺正的，并通过对复合系统应用两种能量测量方案来定义热和功作为能量的变化。另一种策略是将这些MQME分解为随机量子跳跃轨迹（QJT），并定义沿着各个轨迹的随机热和功。许多重要的物理概念、数学技巧和涨落定理在不同的描述层次上都尽可能详细地给出了。我们还使用具体的模型来说明这些结果。
2018-02-23 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorems for non-Markovian quantum processes
利用以前的结果马尔可夫动力学和波动定理，我们研究的后果记忆效应的单一实现的非平衡过程中的一个开放系统的方法。最近提出的一个经典的非马尔可夫随机解开，这是证明导致标准的熵涨落定理的修正的帮助下，沿着单一的轨迹向前和向后的过程的熵产生。这种修正被解释为通过测量从系统中提取的信息与从环境到开放系统的信息流之间的相互作用：由于记忆效应，动力学过程的单个实现不再是独立的，它们的相关性从根本上影响熵涨落的行为。
2013-01-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium spin-boson model: counting statistics and the heat exchange fluctuation theorem
我们专注于非平衡两浴自旋玻色子模型，一个玩具模型研究量子热输运在多体开放系统。描述NIBA方程内的动态，适用于，例如，在强系统浴耦合限制和/或在高温下，我们推导的累积量生成函数的表达式在马尔可夫和非马尔可夫限制通过能量分解的量子主方程的子系统。对于一个马尔可夫浴，我们很容易地证明了稳态热交换波动定理的有效性。在非马尔可夫极限中，一个“较弱”的对称关系通常成立，这是微观可逆性的一般结果。我们讨论这种对称关系的普遍稳定状态波动定理的减少。利用累积量母函数，得到了热流的解析表达式。我们的结果建立了稳态热交换涨落定理的有效性，在量子系统与强系统浴相互作用。从实用的角度来看，这项研究提供了工具，探索输运特性的两浴自旋玻色子模型，一个原型的非线性热导体。
2011-08-18 cond-mat.stat-mech
Weak correlation between fluctuations in protein diffusion inside bacteria
根据最近的实验观察细菌内的蛋白质扩散的扩散指数波动和温度波动之间的弱相关性进行了讨论。它的存在被证明是必不可少的描述的统计性质的波动。它还量化了如何在很大程度上的波动调制的弱相关性。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-adiabatic entropy production for non-Markov dynamics
本文推广了[M. Esposito和C. Van den Broeck，Phys. Rev. Lett. 104 090601，（2010）]，到任意非马尔可夫遍历动力学。我们还介绍了一个概念的稳定性特征的非马尔可夫。对于稳定的非马尔可夫系统，非绝热熵产生满足积分涨落定理，导致非平衡稳态之间的过渡热力学第二定律。这个量也可以写成广义通量和广义力的乘积之和，因此适用于热力学。另一方面，广义涨落耗散关系也成立，说明它满足的条件是遍历性和稳定性，而不是马尔可夫性。我们表明，尽管是反直观的，在这项工作中引入的稳定性准则可能会违反非马尔可夫系统，即使他们是遍历，导致违反波动定理和广义波动耗散关系。稳定性则是上述性质成立的必要条件，并解释了为什么广义波动耗散关系在非马尔可夫系统表现出非平衡稳态的研究中仍然难以捉摸。
2012-09-06 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian effects of conformational fluctuations on the global diffusivity in Langevin equation with fluctuating diffusivity
本文用双势阱广义 Langevin 方程建模非马尔可夫构象涨落扩散率，揭示幂律记忆核会改变长时间全局扩散系数，而指数记忆核不会。
2023-04-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Pattern formation inside bacteria: fluctuations due to low copy number of proteins
我们研究波动的影响，由于低拷贝数的蛋白质参与细菌内的模式形成动力学。我们专注于一个随机模型的振荡MinCDE蛋白质系统调节精确的细胞分裂在大肠杆菌。杆菌我们发现，对于一些参数区域，蛋白质浓度足够低，波动是必不可少的模式的产生。我们还研究了限制蛋白质浓度水平的波动的作用。
2003-02-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Exchange Fluctuation Theorems for Non-Markovian Baths in Quantum Collisional Model
Harish-Chandra Research Institute（哈里什-昌德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
该研究在量子碰撞模型框架下，推导非马尔可夫热库的交换涨落定理，发现非马尔可夫记忆可提升逆温度梯度传热概率，建立环境记忆与非平衡热交换统计的微观联系。
2026-08-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Exact solution of a stochastic protein dynamics model with delayed degradation
我们研究了蛋白质动力学的随机模型，明确包括延迟的降解。我们严格地推导出主方程的过程，并准确地解决它。我们表明，得到的平均值的方程不同于其他直观地提出和振荡行为是不可能在这个系统中。本文讨论了随机时滞系统中关联函数的计算问题，强调了它与马尔可夫过程的区别。精确的结果可以澄清随机性和延迟之间的相互作用。
2011-07-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Rate processes with non-Markovian dynamical disorder
在一个简单的框架内，单向电子转移（ET）与波动的转移速率提供的动力学无序的速率过程进行了研究。速率的波动被假定为一个非马尔可夫随机跳跃过程，它反映了电子转移给体-受体分子复合物的构象动力学描述。一个易于处理的分析表达式，获得的放松的供体人口（在拉普拉斯变换的时域）平均超过固定的构象波动。相应的平均转移时间也得到了解析形式。两个状态的波动的情况下，详细研究了一个模型，将子状态扩散内的构象之一。结果表明，构象扩散时间的增加导致从快速调制的制度，其特征在于由平均ET率的准静态无序的制度逐渐过渡。这种转变发生在构象平均停留时间间隔固定远小于相应的ET率的倒数。这种矛盾的效果提供了一个解释。此外，它的存在也表现为最简单的，完全可解的非马尔可夫模型与双指数分布的滞留时间在一个构象。这种现象发生的非平凡的条件被发现。
2006-01-11 cond-mat.stat-mech
Current-Voltage Characteristics and non-Gaussian fluctuations in two different protein light receptors
我们研究了两个跨膜蛋白，细菌视紫红质和蛋白视紫红质，属于蛋白质光受体家族的电导和电导波动。这些蛋白质在水环境中广泛扩散，对可见光敏感，是实现新型光电器件的有前途的生物材料。电导表现出快速增加，在增加施加的电压，超过阈值。在阈值附近，电导波动的方差显示出约5个数量级的戏剧性跳跃：电导和方差行为跟踪二阶相变。此外，电导波动的证据与概率密度函数（PDF），它遵循广义Gumbel分布，典型的极值统计的非高斯行为。理论模型验证现有的电流-电压测量和解释的PDF电导波动被证明是符合负责电荷传输的微观机制。
2013-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Application of the fluctuation theorem to motor proteins: from F1-ATPase to axonal cargo transport by kinesin and dynein
涨落定理是20世纪90年代非平衡态统计物理学中的一个代表性定理。与非平衡态中的熵产生有关，该定理已被用来从运动中的涨落估计马达蛋白质的驱动力。在这篇评论中，使用波动定理在实验中的马达蛋白质的生物学家，特别是那些谁研究机械生物学，其中力的测量是一个中心问题。首先介绍涨落定理在旋转马达蛋白F1-ATP酶旋转力矩测量中的应用。接下来，作为该应用的扩展，介绍了最近的试验，该试验估计了微管马达驱动蛋白和动力蛋白在体内货物运输过程中产生的力。阐明这种运输的物理机制是重要的，特别是对于神经元，其中货物运输的缺陷与神经元疾病密切相关。最后，对涨落定理作为神经科学领域的一项新技术的前景进行了讨论。
2018-07-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Solvent fluctuations induce non-Markovian kinetics in hydrophobic pocket-ligand binding
我们研究了水的波动对疏水配体（钥匙）结合到疏水口袋（锁）的键锁缔合动力学的影响，通过一个最小的随机模型系统。它描述了集体水合行为的口袋由双峰波动的水口袋界面，动态耦合到扩散运动的接近配体通过疏水相互作用。这导致了一组过阻尼朗之万方程在二维坐标空间，这是马尔可夫在每个维度。数值模拟表明，局部增加摩擦的配位体，减速结合动力学，和局部非马尔可夫（记忆）效应的配位体的反应坐标中发现以前在显式水分子动力学研究模型疏水口袋配位体结合[1，2]。我们的最低限度的模型阐明了起源的有效增强摩擦的过程中，可以追溯到长时间的衰减的力自相关函数引起的有效的，空间波动的口袋配体相互作用。此外，我们构建了一个广义的1D-Langevin描述，包括一个空间本地的记忆功能，使进一步的解释和半分析量化的结果耦合的2D系统。
2016-02-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Quantum dynamics with non-Markovian fluctuating parameters
研究了离散态非马尔可夫噪声在时间上随机调制的量子动力学问题，该噪声具有任意的非指数分布。得到了在这种N态非马尔可夫噪声的平稳实现上平均的拉普拉斯变换量子传播子的形式精确表达式。这一理论有着广泛的应用。它包括一些以前的马尔可夫和非马尔可夫理论作为特殊情况。在背景下的随机理论的谱线的形状和松弛，开发的方法提出了一个非马尔可夫概括的Kubo-Anderson理论的突然调制。特别地，导出了频率随机调制的Kubo振荡器在时间上经历跳跃式非马尔可夫涨落时的光学跃迁的谱线形状的精确解析表达式.
2004-05-17 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian quantum thermodynamics: laws and fluctuation theorems
这项工作汇集了凯尔迪什非平衡量子理论和热力学，通过显示，一个实时的图解技术是一个等价的随机热力学的非马尔可夫量子机（热机，冰箱等）。对称性之间的量子轨道和他们的时间反转Keldysh轮廓，任何相互作用的量子系统耦合到理想的电子，声子或光子的水库。这些导致量子涨落定理相同的著名的经典的（Jarzynski和Crooks等式，积分涨落定理等），无论系统的动力学是马尔可夫或不。其中一些也被证明持有非因式分解的初始状态。顺序隧道近似和cotunnelling近似都示出尊重的对称性，确保波动定理。对于所有初始状态，能量守恒确保热力学热力学第一定律平均成立，而上述对称性确保热力学第二定律平均成立，即使波动违反它。
2021-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Hyperaccurate bounds in discrete-state Markovian systems
广义经验电流代表了介观系统的大量热力学观测量。它们的涨落满足热力学不确定性关系（TURs），因为它们可以被平均熵产生所限制。在这里，我们推导出离散状态马尔可夫系统中超精确电流的一般封闭表达式，即，对于离散和连续时间演化，波动最小的一个。我们表明，其相关的超精确界一般比TURs给出的一个更紧，可能是至关重要的平均熵产生提供一个可靠的估计。我们还表明，单回路系统（环）表现出超精确的电流只有有限的时间，突出了短时间观测的重要性。此外，我们推导出两个新的边界的工作到工作转换器的效率，仅作为一个功能的输入或输出功率。最后，我们的理论结果被用来分析一个6态模型网络驱动蛋白，和一个化学系统中的热梯度表现出耗散驱动的选择状态。
2022-04-30 cond-mat.stat-mech
Giant leaps and long excursions: fluctuation mechanisms in systems with long-range memory
本文分析了具有长程记忆的随机过程中时均量的大偏差，其中t时刻的动态依赖于时均量的q_t值。首先，我们考虑大象随机游走和高斯变量的这个模型，确定两个机制不寻常的波动行为，这不同于马尔可夫的情况下。特别是，内存可以导致大偏差的原则与降低的速度，和非解析率函数。然后，我们解释如何在这两个模型中运行的机制是通用的记忆依赖的动态，并显示其他例子，包括非马尔可夫对称排斥过程。
2020-06-16 cond-mat.stat-mech
Universal protein fluctuations in populations of microorganisms
任何蛋白质的拷贝数在群体中的细胞之间波动;表征和理解这些波动是生物物理学中的一个基本问题。我们在这里表明，在广泛的生物实现下测量的蛋白质分布崩溃到一个单一的非高斯曲线下缩放的前两个时刻。此外，在所有的实验中，方差被发现依赖于二次平均值，表明一个单一的自由度决定了整个分布。我们的研究结果表明，蛋白质的波动并不反映任何特定的分子或细胞机制，并建议一些缓冲过程掩盖这些细节，并诱导普遍性。
2012-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universal relation between instantaneous diffusivity and radius of gyration of proteins in aqueous solution
蛋白质构象波动是高度复杂的，并表现出长期的相关性。在这里，分子动力学模拟的小蛋白质表明，这些构象波动直接影响蛋白质的瞬时扩散率$D_I$。我们发现，蛋白质的回转半径$R_g$表现出$1/f$波动，这与$D_I$的波动同步。我们的分析表明，当地的斯托克斯-爱因斯坦型关系$D_I\propto1/(R_g + R_0)$，其中$R_0\sim0.3$ nm被假定为是一个水化层周围的蛋白质的有效性。从强和弱构象波动的不同蛋白质类型的分析中，斯托克斯-爱因斯坦型关系的有效性似乎是一个普遍的属性。
2021-03-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
A Systematic Analysis of the Memory term in Coarse-Grained models: the case of the Markovian Approximation
通过Mori-Zwanzig投影算子形式主义的粗粒（CG）模型的系统发展需要明确描述几个方面，包括确定性漂移项，耗散记忆项和随机波动项。在许多应用中，记忆项和波动项通过波动耗散关系相关联，并且通常比漂移项更难推导。在这项工作中，我们分析了近似的记忆项，并提出了一个合理的基础上，数据驱动的方法来近似的记忆和波动的条款，可以考虑包括在类的马尔可夫的。
2021-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Full counting statistics and first-passage times in quantum Markovian processes: Ensemble relations, metastability, and fluctuation theorems
本文提出了一种框架，用于研究量子马尔可夫过程中涨落统计与首次通过时间的关系，通过全计数统计和首次通过时间方法，揭示了亚稳态和涨落定理的物理意义。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non-Markovian Entropy Dynamics in Living Systems from the Keldysh Formalism
Chuxiong Normal University（楚雄师范学院）；Hunan Institute of Technology（湖南理工学院）；Shandong Institute of Petroleum and Chemical Technology（山东石油化工学院）
本文基于Keldysh形式主义和非平衡热力学，发展了非马尔可夫熵动力学理论，揭示了环境记忆对生命系统熵产和波动的影响，为生命系统的熵
2026-04-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Gaussian Network Model: a non-equilibrium description of protein fluctuations and allosteric behavior
本研究提出了活性高斯网络模型，通过引入非热效应描述非平衡条件下的蛋白质动力学，揭示了非热涨落对变构通信的关键影响。
2025-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Infinite-Order Percolation and Giant Fluctuations in a Protein Interaction Network
我们研究了一个模型蛋白质相互作用网络，其链接代表单个蛋白质之间的相互作用。该网络通过蛋白质的功能性复制来进化，并通过随机连接添加来解释突变。当链接添加是占主导地位的，一个无限阶渗流转变出现作为一个函数的添加速率。在高复制率的相反限制下，网络在不同的实现中表现出巨大的结构波动。对于生物相关的增长率，节点度分布有一个代数尾部，其相关指数具有特殊的速率依赖性。
2002-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Funnel-like protein energy landscapes emerge from functional evolution under thermal fluctuations
The University of Osaka（大阪大学）
研究通过二维晶格蛋白质模型，发现合适温度下仅经功能选择的高适应度序列可自发形成类漏斗形能量景观，证明可折叠蛋白是维持功能的热力学结果。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Critical fluctuations in proteins native states
我们研究了由核磁共振确定的非常不同大小的蛋白质结构集合的大数据集。通过检查的距离依赖的相关性的位移的残基对和进行有限尺寸标度分析，它被发现的相关性和敏感性的行为在系统中的临界点附近，这意味着，在天然状态下，每个氨基酸残基的运动是由每一个其他的残基的大小的蛋白质分子。此外，某些蛋白质的形状对应于最大的易感性被发现比其他更可能。总的来说，结果表明，蛋白质的天然状态是至关重要的，这意味着尽管被摆在能量景观的最小值附近，它们仍然保持其动态灵活性。
2016-01-13 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Coupled dynamics of DNA-breathing and single-stranded DNA binding proteins
我们研究的DNA分子中的局部变性区的大小波动的蛋白质的存在下，选择性地结合到单链DNA，基于（2+1）维主方程。通过调整物理参数，我们可以驱动系统从不受干扰的气泡波动，以充分，结合蛋白质诱导变性。我们确定了DNA泡的有效自由能景观，并探讨了它的弛豫模式。
2005-06-17 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Violation of the fluctuation-dissipation theorem in a protein system
我们报告的分子动力学模拟的蛋白质肌球蛋白进行了弹性网络模型的结果。猝灭系统，我们观察到的密度关联函数和密度响应函数，经常在结构玻璃和自旋玻璃研究的玻璃行为。在平衡中，波动-响应关系，波动-耗散定理的代表关系，认为密度关联函数与密度响应函数的比率等于环境温度。我们表明，在淬火系统，我们研究，这种关系可以被违反。在该关系不成立的情况下，可以将该比率视为有效温度。我们发现肌球蛋白的有效温度高于环境温度。我们讨论了这个有效的温度和能量转导后发生的肌球蛋白分子中的ATP水解之间的关系。
2007-05-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Accelerated estimation of long-timescale kinetics by combining weighted ensemble simulation with Markov model "microstates" using non-Markovian theory
加权系综（WE）模拟策略提供了无偏采样的非平衡过程，如分子折叠或绑定，但提取的速率常数依赖于表征稳态行为。不幸的是，足够复杂的复杂系统的WE模拟将不会放松到稳定状态的观测模拟时间。在这里，我们表明，一个后模拟聚类的分子配置到“microbins”使用马尔可夫状态模型（MSM）社区开发的方法，可以产生无偏动力学从WE数据之前，稳态收敛的WE模拟本身。由于WE轨迹是定向的，而不是均衡分布的，因此可以使用历史增强MSM（haMSM）公式，该公式对于任意小的滞后时间产生无偏差的平均首次通过时间（MFPT）。精确的动力学可以得到，而绕过往往禁止收敛要求的非平衡加权合奏。我们验证了一个简单的扩散过程中的二维随机能量景观的方法，然后分析原子蛋白质折叠模拟使用我们分子动力学。我们报告了无偏估计蛋白质折叠时间和途径的重大进展，但仍然存在关键挑战。
2020-10-01 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Dynamical coupling between protein conformational fluctuation and hydration water: Heterogeneous dynamics of biological water
我们研究了溶剂化动力学中水和氨基酸侧链残基之间的动力学耦合，通过选择通常用作天然探针的残基，即色氨酸，酪氨酸和组氨酸，位于蛋白质表面的不同位置，并具有不同程度的溶剂暴露。发现这种不同位置的残基表现出不同的弛豫时间尺度。总溶剂化响应，如通过探针测量的，根据其与（i）蛋白质核心、（ii）侧链原子和（iii）水分子的相互作用进行分解。这些贡献之间的显着的反交叉相关性被观察到作为一个结果的侧链辅助能量流之间的蛋白质核心和水化层，这是重要的蛋白质的适当的功能。还观察到，有旋转更快以及更慢的水分子比本体溶剂，这被认为是负责的溶剂化动力学中观察到的众多的时间尺度。我们还建立了缓慢的溶剂化来自蛋白质侧链波动的显着贡献。当蛋白质侧链的运动被强制淬灭时，溶剂化根据探针的位置变得更快或更慢。
2017-02-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph q-bio.BM
Spectral Map for Slow Collective Variables, Markovian Dynamics, and Transition State Ensembles
Nicolaus Copernicus University（尼古拉斯·哥白尼大学）；Institute of Physics（物理研究所）；Faculty of Physics, Astronomy and Informatics（物理、天文与信息学院）
本文改进spectral map框架，通过转移矩阵谱隙与粗粒化学习蛋白质折叠的慢CV，并验证其马尔可夫性、自由能图景和反应坐标有效性。
2024-09-10 cond-mat.stat-mech cs.LG physics.chem-ph
Emergence of Fluctuation Relations in UNO
本文在UNO纸牌游戏中观察到类似Crooks定理的细致涨落关系，以牌堆变化步数为涨落变量，揭示非马尔可夫有限热浴特征，扩展了涨落定理的应用范围。
2025-05-26 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Non-Markovian stochastic Liouville equation and anomalous relaxation kinetics
用连续时间随机游走方法分析了具有缓慢衰减的关联函数P（t）~（wt）^{- alpha}（0 < alpha < 1）的噪声诱导量子系统的相位和布居弛豫动力学.松弛动力学被证明是非常缓慢的。此外，当α < 1时，在波动的短特征时间w^{-1}的极限下，动力学与w无关。当α \to 1时，弛豫机制从静态极限变为波动变窄。简单的解析表达式得到描述的具体特点的动力学。
2004-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperation and competition in the collective drive by motor proteins: Mean active force, fluctuations, and self-load
本文研究马达蛋白集体驱动生物丝的动力学，通过解析与模拟揭示平均力与涨落规律，并发现马达蛋白竞争产生的自负载影响丝运动。
2023-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-Markovian feedback control and acausality: an experimental study
因果关系是热力学第二定律非平衡态推广的一个重要假设，称为涨落关系。在这里，我们实验研究的非平衡统计特性的工作和熵产生的光学陷阱，欠阻尼纳米粒子连续进行时间延迟反馈控制。而非马尔可夫反馈取决于粒子的过去位置的前向轨迹，它取决于其未来的位置的时间反演路径，因此是因果的。在稳态制度，我们表明，在长时间限制相应的波动关系表现出明确的签名，这种因果关系，即使时间反演的动态是物理上不可实现的。
2022-02-01 cond-mat.stat-mech physics.optics
The Memory Hidden in Response Fluctuations: Trajectory-Level Fluctuation-Response Theory and Inequalities for Non-Markovian Jump Dynamics
University of North Carolina-Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
针对依赖历史的非马尔可夫跳跃过程，构建轨迹水平的波动-响应理论，推导精确有限时间/频率关系等，为记忆系统的响应特性提供量化分析框架。
2026-09-11 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stochastic Langevin equations: Markovian and non-Markovian dynamics
非马尔可夫随机Langevin运动方程相比，其相应的马尔可夫（本地）近似。当与完全非局部方程进行比较时，详细分析了局部逼近的有效性。当方程在局部形式可以被认为是一个很好的近似的条件，然后明确指定。根据涨落耗散定理，我们研究了加性和乘性噪声的情况，包括系统相关的耗散项。
2009-10-10 cond-mat.stat-mech hep-ph
Structural Fluctuation of Protein in Water around Its Native State: A New Statistical Mechanics Formulation
基于广义Langevin方程和分子液体的3D-RISM/RISM理论，提出了一种表征蛋白质结构涨落与水结构涨落相关性的新的统计力学公式.蛋白质的动力学变量选择原子位置的位移矢量及其共轭动量，而水的动力学变量选择原子的密度场及其动量场。用标准投影算子法将其它自由度投影到这些动力学变量上，得到两个相互耦合的方程，它们描述了溶剂密度场和蛋白质构象在平衡态附近的涨落随时间的演化。关于蛋白质动力学的方程在形式上类似于耦合朗之万振子的方程，并且是后者在原子水平上的推广。新方程最有趣的特点是它包含方差-协方差矩阵作为描述恢复平衡构象的“力”的“Hessian”项，该“力”是原子位置涨落的二阶矩。“Hessian”矩阵自然地被识别为平衡周围的自由能表面的二阶导数。提出了一种基于3D-RISM/RISM理论的Hessian矩阵计算方法。还提出了本发明的制剂在分子识别中的应用，其中蛋白质围绕其天然状态的构象波动成为重要因素，如所谓的“诱导拟合”所例示的。
2012-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuation Theorems for multitime processes
本文将用于量子信道的涨落定理推广到多时间过程。量子信道的涨落定理限制较少。我们表明，给定的熵产生可以等于一个封闭的系统环境的结果。系统在完全正的保迹映射下演化的假设是相当普遍的，但对于系统最初与环境相关的情况则更为具体。系统与环境的相关性在多时间过程中自然产生，我们可以对相关性的影响给出清晰的物理解释。多时间过程可以提供多体通道。这种多体通道的Choi态被称为过程张量。可以通过对一组操作执行进程张量来导出通道。建立了多体通道及其衍生通道的量子涨落理论框架。在这个框架中，相关性的影响反映在马尔可夫性质中。对于马尔可夫过程，我们可以将两点测量推广到三点测量，从而得到涨落定理包含了中间态的完全信息。对于非马尔可夫过程，中间状态的完全度量会导致冲突。因此，我们使用一般的测量，它只提供部分信息，为中间状态。相应的涨落定理表明记忆效应可以减小这些涨落。这与系统状态可以在非马尔可夫过程下恢复的事实是一致的。
2022-06-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Fluctuations, Travelling Waves, and Instabilities in Active Membranes
柔性流体膜的稳定性，包含一个移动的分布，活性蛋白质（如质子泵）被证明取决于蛋白质的结构和功能不对称。稳定的活性膜处于具有高度波动的非平衡稳态，其统计特性由蛋白质活性决定。预计扰动将以足够长波长的波的形式传播，速度由泵的正常速度设定。不稳定的情况涉及膜的自发的、泵驱动的波动，在高活性区域中蛋白质聚集。
1999-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Exact solution of a linear molecular motor model driven by two-step fluctuations and subject to protein friction
基于蛋白质摩擦力的概念，研究了线性分子马达模型的随机运动方程。求解最初由Mogilner等人（A. Mogilner等人，Phys. Lett. { \bf 237}，297（1998）），并平均两步内部构象波动和热噪声，我们提出了明确的，分析表达式的平均运动和速度-力的关系。我们的研究结果可以直接解释这个电机模型的细节，这是不容易从数值解。特别是，我们发现，该模型是能够预测生理上合理的值的无负荷运动速度和运动的流动性。
2003-12-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.QM
Entanglement statistics in Markovian open quantum systems: a matter of mutation and selection
控制开放量子系统中的动力学涨落对于我们理解量子非平衡行为及其在近期量子技术中的可能应用都是必不可少的。然而，理解这些波动是非常具有挑战性的，在很大程度上，由于缺乏有效的重要的量子系统采样方法。在这里，我们设计了一个统一的框架-人口动力学方法的基础上-在马尔可夫量子跳跃过程中的通用时间积分观测值的全概率分布的评估。这些包括携带关于真实量子特征的信息的量，例如量子叠加或纠缠，这些信息是现有数值技术无法获得的。我们提出的算法提供了动态自由能和熵泛函，类似于他们的平衡对应，允许揭开有趣的量子轨迹中的相变行为。我们讨论了一些应用，并进一步揭示了在强相互作用少体系统的大涨落中，高纠缠相和低纠缠相之间的共存和滞后现象。
2020-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of Precision in Markovian Open Quantum Dynamics
热力学和动力学的不确定性关系表明之间的权衡的相对波动的观测量和热力学量，如耗散和动力学活动。虽然这些关系在经典系统中已经得到了很好的研究，但在量子领域中仍然没有得到很大的探索。在本文中，我们研究了马尔可夫开放量子系统的这种权衡关系，其潜在的动力学是量子跳跃，如热过程和量子测量过程。具体来说，我们推导出有限时间的下限的相对波动的动力学观测值和他们的第一次通过时间为任意的初始状态。该界表明，观测量的精度不仅受热力学量的约束，而且受量子相干性的约束。我们发现，在一类非简并能级系统的耗散过程中，相对涨落与熵产生或动力学活动的乘积被量子相干性增强。我们的研究结果提供了深入了解的生存经典的量子情况下的不确定性关系。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Making rare events typical in Markovian open quantum systems
大的动力学涨落--长时间持续的动力学的非典型实现--在决定经典和量子非平衡系统的集体行为的性质方面可以发挥重要作用。然而，罕见的动力学波动发生的概率往往在其时间范围内呈指数衰减，因此很难直接观察到它们并在实验中加以利用。在这里，使用从动态大偏差的方法，我们解释如何罕见的动态给定的（马尔可夫）开放量子系统总是可以从一个替代的（也马尔可夫）系统的典型实现。这两组实现之间的对应关系可用于“按需”设计和控制具有期望统计的开放量子系统。我们通过研究一个三量子比特系统的光子发射行为来说明这些想法，该系统在活跃和不活跃的动力学阶段之间显示出尖锐的动力学交叉。
2018-07-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-Markovian modeling of non-equilibrium fluctuations and dissipation in active viscoelastic biomatter
基于一个包含示踪剂和活性粒子之间弹性耦合的哈密顿量，我们推导出一个广义Langevin模型，用于描述活性粘弹性生物物质的非平衡力学响应。我们的模型考虑了嵌入聚合物网络的幂律粘弹性响应以及活性和示踪粒子之间的非平衡能量转移。我们的频率依赖性响应函数和位置自相关函数的解析表达式同意很好的红细胞和肌动球蛋白网络与ATP的实验数据。拟合的有效活性粒子的温度，弹性常数和有效摩擦系数，我们的模型允许直接的物理解释。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
