Exact Mapping of Nonequilibrium to Equilibrium Phase Transitions for Systems in Contact with Two Thermal Baths
Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
本文提出一种精确映射，将接触两个热浴的非平衡多体系统映射至等效平衡系统，从而直接确定非平衡相变点，并通过范例模型验证了其普适性，揭示了临界点附近的熵产生特征。
2025-11-03 cond-mat.stat-mech
Universal features of nonequilibrium Ising models in contact with two thermal reservoirs
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；UHasselt, Faculty of Sciences（哈瑟尔特大学理学院）
研究非平衡伊辛模型与两个热库接触时的相变特性，揭示外部参数对相变类型的影响，发现对称参数下存在连续、不连续和三临界点，而反对称参数下仅出现临界或不连续相变。
2026-04-02 cond-mat.stat-mech
Sudden removal of a static force in a disordered system: Induced dynamics, thermalization, and transport
我们研究了具有随机在位势的一维无自旋费米子模型中局域占据数的实时动力学。后者是模型在附加静力作用下的热态（混合态或纯态），但在突然去除该静力后变为非平衡态。对于这个类和高温下，我们表明，诱导动力学是由一个单一的关联函数在平衡，独立的初始期望值准备接近平衡（由弱静态力）或远离平衡（由强静态力）。值得注意的是，这种类型的普遍性在遍历相和多体定域区都成立。此外，它不依赖于局部密度的单位晶胞的具体选择。我们特别讨论两个重要的后果。首先，局域密度的长时间期望值由能量本征基对角矩阵元素的涨落唯一确定。因此，本征态热化假设的有效性不仅是热化的充分条件，而且是必要条件。第二，密度分布的实时加宽总是由平衡时的电流自相关函数通过广义爱因斯坦关系给出。在运输的背景下，我们讨论了大粒子-粒子相互作用的无序的影响，其中正常的扩散是已知的发生在无序的情况下。我们的研究结果表明，正常扩散是稳定的弱无序，而他们是一致的，在局域化转变以下的较强的无序反常扩散。特别是，对于弱无序，高斯密度分布可以观察到单无序实现，我们证明了有限晶格高达31个网站。
2018-08-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Dynamics of the Density Matrix in Contact with a Thermal Bath and the Quantum Master Equation
研究了在标准投影算子框架下与热浴接触的密度矩阵的时间演化结构。由系统的平衡态密度矩阵求出热浴的自由度，得到系统稳态的约化密度矩阵。该约化密度矩阵是由相互作用修正的，不同于系统单独平衡时的约化密度矩阵。明确计算了量子主方程中各项对实现稳态密度矩阵的贡献，明确了各项的作用。通过利用每一项的作用，常用的量子主方程的性质进行检查。
2008-10-03 cond-mat.stat-mech
Mixed state dynamical quantum phase transition and emergent topology
准备一个由热密度矩阵描述的混合态的可积系统，我们将其突然淬火，并探索随后的幺正动力学。定义一个版本的广义Loschillo重叠幅度（GLOA）通过纯化的时间演化的密度矩阵，我们声称，在相应的“动态自由能量密度“的非analyiticies持续存在，被称为混合态动态量子相变（MSDQPTs）。此外，这些MSDQPT的独特之处在于由应用Pancharatnam几何构造的热密度矩阵的纯化的拓扑指数;然而，这个指数的量化持续到临界温度。这些要求得到证实分析的非平衡动力学的横向伊辛链最初准备在热状态下，并进行突然淬火的横向场。
2017-05-12 cond-mat.stat-mech
Quantum work for sudden quenches in Gaussian random Hamiltonians
在非平衡态量子热力学的背景下，像功这样的变量表现出随机性。相干量子过程的功概率密度函数（pdf）的一个特定定义允许验证著名的涨落定理的量子版本，由于Jarzynski和Crooks，适用于当系统被驱动远离初始平衡热状态。这种特定的pdf基本上取决于初始和最终哈密顿量的细节，初始热态的温度以及在相干过程中一些外部参数如何变化。使用随机矩阵理论，我们推导出一个简单的解析表达式，描述了一般的行为的工作特征函数$G(u)$，与此特定的工作PDF突然淬火，有效的所有传统的高斯合奏的哈密顿矩阵。该公式很好地描述了从所有温度范围内的初始和最终哈密顿量的单次绘制计算的$G(u)$的一般行为。
2018-06-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Reversible temperature exchange upon thermal contact
根据一个众所周知的热力学原理，当两个物体的温度无限接近时，它们之间的热传递是可逆的。正如我们所证明的，存在一种鲜为人知的替代方案：两个温度相差任意量的物体可以完全以可逆的方式交换温度，如果将其分成无限小的部分，并依次进行热接触。
2017-02-21 cond-mat.stat-mech physics.pop-ph
Asymmetric Quantum Harmonic Otto Engine Under Hot Squeezed Thermal Reservoir
研究了热压缩热库下驱动协议速度不对称的量子谐振Otto引擎，分析两种配置的效率上限及最优功输出效率，发现突然膨胀最大效率为1/2、突然压缩接近1，还揭示压缩度对运行区域的影响。
2024-11-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Work statistics and thermal phase transitions
本文研究量子功统计在识别热相变中的作用，通过在突然淬火的硬核玻色子模型中分析伊辛、三态波茨和BKT相变，并结合有限尺寸标度，证明功统计可刻画一般多体系统的热临界行为。
2025-04-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal Contact I : Symmetries ruled by Exchange Entropy Variations
热接触是非平衡过程的原型，它是由储存器交换守恒微观量所施加的恒定非平衡约束所驱动的。在具有有限数目的可能构型的模型中，如果微观动力学被假设为确定性的、遍历的，并且根据某些特定的模式来保持能量，并且如果全局系统的介观演化尽可能地近似为马尔可夫过程，则介观跃迁速率服从三个约束。在宏观物体可以被认为是处于热力学平衡（但具有不同的强度参数）的水库的极限中，第三个约束变成了修正的细致平衡（MDB）;后者一般用微观交换熵变表示。我们调查的可测量的数量，从MDB约束的一般统计特性。对于一个有限的时间演化后，系统准备在平衡态已设置在接触恒温器在不同的温度下，我们推导出详细的涨落关系的过剩交换熵变。在非平衡定态（长时间限制），适当的数学定义的大偏差函数的引入与替代的定义，并重新推导波动关系。明确地将其推广到具有多个储层的能量、体积和物质交换系统，且接触系统上可能有保守外力作用。每单位时间内交换量的任何奇累积量的无限时间极限表示在一个系列，涉及更高的偶累积量和权力的热力学力与独立的平均电流。
2015-05-05 cond-mat.stat-mech
Weighted average temperature as the effective temperature of a system in contact with two thermal baths
针对两端接触不同温度热库的谐振链，提出以耦合和相互作用不对称性加权的平均温度作为有效温度，使非平衡稳态热力学关系呈现类似平衡态的简洁形式。
2024-11-04 cond-mat.stat-mech
Thermal Contact. II. A Solvable Toy Model
在不同温度下的两个热浴之间的透热壁可以通过具有一些内能的独立自旋对的层来模拟，并且其中每个自旋$σ_a$被恒温器$a$（$a=1,2$）翻转。跃迁速率是由参考文献[1]中讨论的修正的细致平衡确定的。[1]的文件。计算了稳态下的广义热容、过剩热、管家熵流和导热系数。显式地计算了任意时刻热交换量的联合概率分布。我们通过多种方法得到了传热的大偏差函数。特别是，通过精确的鞍点方法，我们不仅得到了大偏差函数的显式表达式，而且还得到了振幅前因子的显式表达式。以下的物理性质进行了讨论：典型的时间尺度的介观动力学的影响，不出现在平衡统计平均值和严格的能量耗散向恒温器时，其温度为零的限制。我们还导出了双自旋系统中的涨落的一些性质，这些涨落被看作是一个热力学机器在执行循环。
2015-05-05 cond-mat.stat-mech
Enhanced performance of sudden-quench quantum Otto cycles via multi-parameter control
School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数理学院）
本文研究多参数控制的量子Otto循环在实验中的一维玻色气体和横向场Ising模型中的应用，发现其作为发动机时在净功和效率上优于单参数循环，并在制冷模式下也提升性能系数。
2026-04-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Intermediate Thermal Equilibrium Stages in Molecular Dynamics Simulations of two Bodies in Contact
Fundação Centro de Análise Pesquisa e Inovação Tecnológica（技术分析与研究创新基金会）；Universidade Federal Do Amazonas（亚马孙联邦大学）
本研究通过分子动力学模拟分析了两个接触体间热传导过程中中间热平衡阶段的特性，揭示了热传导对平衡时间的影响。
2026-02-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Ageing in the critical contact process: a Monte Carlo study
临界接触过程的长时间动力学是突然从一个不相关的初始状态中产生的，它经历了与淬火磁系统非常相似的老化过程。特别是，我们表明，通过蒙特卡罗模拟在一个和两个维度，并通过平均场论，时间平移不变性被打破，动力学标度举行。我们发现，自相关和autoresponse指数lambda_{Gamma}和lambda_R是相等的，但在相反的系统放松到平衡，老化指数a和b是不同的。因此，最近提出的通过波动耗散比的短时间限制来定义非平衡温度的建议是不适用的。
2004-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
On the thermal relaxation of a dense gas described by the modified Enskog equation in a closed system in contact with a heat bath
研究了与热浴接触的封闭系统中稠密气体的热弛豫，发现在满足Darrozes--Guiraud不等式的边界条件下Helmholtz自由能单调递减，并将结果扩展至修正Enskog--Vlasov方程。
2023-05-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Universal principles for sudden-quench quantum Otto engines
本文对量子奥托引擎的幺正做功冲程应用突发淬火近似，推广至任意多体相互作用量子模型，证明净功完全由粒子间关联决定，并发现其普适原理适用于控制任意量子算符强度的系统。
2025-05-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Landau-type sudden transitions of quantum correlations
贝尔对角态中量子关联的突然变化是众所周知的效应。当确定量子相关性的最佳参数集由孤立点组成时，它们发生，并且在系统从一个这样的点跳到另一个点的演化期间最佳参数（例如，量子不一致的最佳测量角度从零到$π/2$不连续地变化，反之亦然）。然而，当考虑更一般的X量子态时，我们发现量子不和谐和单向量子功亏损可以经历其他类型的突变。也就是说，最佳测量角度可以突然开始从其固定值0或$π/2$ { \em连续}移动到中间最佳测量角度$\vartheta\in(0,π/2)$。这导致了量子关联的一种新的行为，这是数学描述的朗道现象学理论的二级相变。此外，对于单向量子工作赤字，我们发现的情况下，最佳的测量角度从零跳到一个非零的步骤小于$π/2$，然后不断改变其值。量子关联的这种行为类似于朗道理论中的一级相变。在热平衡的外场中，以XXZ自旋模型为例，详细研究了边界附近的量子不和谐和单向量子功亏损，边界将状态相关（可变）和状态无关（固定，恒定）的最佳测量角区分开来.
2022-01-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Symmetry enforces entanglement at high temperatures
Perimeter Institute for Theoretical Physics；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文系）
该研究针对高温下多体量子系统的纠缠突然死亡问题，证明具有在位阿贝尔对称性的强/弱对称热态在任意高温下仍能维持非零纠缠，费米子吉布斯态也存在持续纠缠，揭示了全局对称性对热平衡下量子纠缠的保护作用。
2026-09-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal effects and spontaneous frictional relaxation in atomically thin layered materials
研究了热效应对原子级薄片摩擦特性的影响。我们模拟了一个简单的模型的基础上的普朗特-汤姆林森模型，再现层的摩擦和AFM实验中看到的强化效果的依赖。我们研究了匀速滑动和反向滑动。我们还研究了接触老化：当滑动完全停止时接触发生的变化。我们比较的数值结果分析计算的基础上Kramers率。我们发现，有一个慢于指数的接触老化，削弱了接触，我们预计将在实验中观察到。我们讨论了滑动以及老化实验的影响。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Sufficient conditions for thermal rectification in hybrid quantum structures
我们分析确定充分条件内的量子主方程形式主义的两端混合结构中表现出热整流。我们认识到两类整流器。在A型整流器中，触点是不同的。在B型整流器中，接触是等效的，但是系统和浴具有不同的颗粒统计，并且系统（参数化地）不对称地耦合到浴。我们的研究适用于各种混合结，包括金属，超导和自旋。
2008-10-23 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Statistical physics of long dynamical trajectories for a system in contact with several thermal reservoirs
对于一个系统在不同的逆温度$β_r$与几个水库$r$接触，我们描述了如何马尔可夫跳跃动力学与广义详细的平衡条件，可以通过统计物理方法的动态轨迹$[{\cal C}(t)]_{0 \leq t \leq T} $在一个很长的时间间隔$T \to + \infty$分析。相关的强度变量是时间经验密度$ρ(\cal C)$和时间经验跳跃密度$k_r ({\cal C', \cal C}) $，时间经验密度$ρ(\cal C)$测量在各种配置${\cal C}$中花费的时间的分数，时间经验跳跃密度$k_r ({\cal C', \cal C}) $测量当储层$r$吸收或吸收相应的能量差（$E({\cal C '})- E({\cal C })$）时从配置${\cal C} $到配置${\cal C '} $的跳跃频率。
2019-10-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Rectification of heat currents across nonlinear quantum chains: A versatile approach beyond weak thermal contact
在量子热力学的新兴领域内，热传递和热整流的问题是理解和设计纳米尺度的热机或制冷机的基本成分。在这里，一个一致的和通用的方法与连续的自由度操作的介观器件开发有效的从低到强的系统水库耦合和整个温度范围内。它允许覆盖弱到中等的非线性，并适用于各种情况，包括存在的障碍和外部时间依赖领域。作为一个特殊的应用程序的相干一维链的非谐振子终止的热库进行了分析，特别侧重于整流。该方法的效率打开了一扇门，也相当长的链和延伸到更高的尺寸和几何形状。
2018-10-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Kinetic description of thermalization dynamics in weakly interacting quantum systems
在一个突然的破坏之后，弱相互作用的量子系统首先会松弛到一个可以用微扰论和广义吉布斯系综描述的预热化状态。利用预热化态的这些性质，我们微扰地导出了一个动力学方程，它在相互作用消失的标度极限下成为量子玻尔兹曼方程。将其应用于费米哈伯德模型中的相互作用猝灭，我们发现动量分布弛豫到统计力学的热预测。对于不太大的相互作用，这两个阶段的情况下，提供了一个定量的时间演变的理解，导致从最初的纯通过亚稳态prethermal的最终热状态。
2013-08-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
On the role of electron-nucleus contact and microwave saturation in Thermal Mixing DNP
我们探讨了多种物理场景下出现的动态核极化（DNP）通过热混合的假设下，高效的电子-电子相互作用的模型。当电子和核库也被假定为处于强热接触并且微波辐射使靶电子跃迁饱和时，即使辐射频率被设置为远离ESR线的中心（如Borghini已经观察到的），核极化的增强预计也相当高，并且典型的极化时间在向所述线的边界移动时减少。在核泄漏情况下，通过降低微波饱和度或电子与原子核之间的接触，可以获得更合理的行为。在这两种情况下，描述稳态核极化对辐照频率的依赖性的函数在边缘处变得更尖锐，并且建立速率在移动离共振时减小。如果就对核极化产生的影响而言，微波饱和度和电子-核接触的程度在性质上是相似的，则对电子极化具有完全不同的影响，这当然与饱和的有效性密切相关，并且在稳态下对两个自旋库之间的相互作用的大小几乎不敏感。不同的情况下的可能性进行了讨论，目前在文献中的实验数据的光，指出哪些方面是适当的考虑，哪些是不通过这里考虑的热混合DNP的赤纬。
2013-05-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.med-ph
Alternatives to Eigenstate Thermalization
一个初始纯态的孤立量子多体系统，如果满足本征态热化假设（ETH），将达到热平衡。我们考虑已经提出的ETH的替代品。我们首先证明了冯·诺依曼的量子遍历定理依赖于一个基本上等价于ETH的假设。我们还研究了是否，突然淬火后，特殊类的纯态可以导致系统的热行为，不服从ETH，即可积系统。我们找到了这样的例子，但仅限于在淬火之前服从ETH的初始状态。
2012-03-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Relaxation dynamics of the toric code in contact with a thermal reservoir: Finite-size scaling in a low temperature regime
我们提出了一个有限尺寸的拓扑量子比特与热浴接触的弛豫动力学分析。使用连续时间蒙特卡罗方法，我们明确计算低温非平衡动力学的复曲面代码有限格。与热力学极限中的复曲面代码预测的大小无关的界限相反，我们确定了一个低温制度的有限晶格低于大小相关的交叉温度与非平凡的有限大小和温度缩放的弛豫时间。我们证明了这种非平凡的有限尺寸标度是由拓扑非平凡的二维经典随机游动的标度。这个低温制度的过渡定义了一个动态的有限大小的交叉温度，与系统大小的对数成反比，与平衡性质定义的交叉温度一致。我们发现，无论是有限尺寸和有限温度标度是更强的低温制度比以上的交叉温度。由于这种有限温度缩放与对幺正扰动的鲁棒性的缩放竞争，因此这种分析可以阐明拓扑量子位的可能物理实现的存储器寿命的缩放。
2014-12-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
