Phase diagram of two-lane driven diffusive systems
我们考虑了一个大类的双车道驱动的扩散系统与水库在其边界处接触，并开发了稳定性分析作为一种方法来推导这种系统的相图。我们说明的方法，通过推导相图耦合到各种第二车道的非对称排斥过程：扩散车道;平流在相同的方向作为第一车道的非对称排斥过程，和平流在相反方向的非对称排斥过程。两条通道上的竞争电流自然导致非常丰富的现象学，我们发现了各种相图。它示出的稳定性分析是相当于一个“极值电流原理”的总电流在两个车道。我们还指出，类模型的稳定性分析和极值电流原理失败。
2011-03-24 cond-mat.stat-mech
Dynamical phase behavior of the single- and multi-lane asymmetric simple exclusion process via matrix product states
利用矩阵乘积态和密度矩阵重整化群（DMRG）算法，分析了电流偏置的一维和多通道开放非对称简单排斥过程（ASEP）的动力学相.在一维ASEP中，我们对作为动力学相位序参量的电流累积量母函数及其导数进行了系统的数值研究。我们进一步从局域可观测量和纠缠谱的角度描述了相的微观结构。在多通道ASEP中，可以被看作是有限宽度的2D条带，我们使用相同的方法，并发现纵向电流偏置的动力学相行为是敏感的横向边界条件。我们的结果有助于说明张量网络在模拟经典非平衡统计模型中的潜力。
2019-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Spurious symmetry-broken phase in a bidirectional two-lane ASEP with narrow entrances: A perspective from mean field analysis and current minimization principle
非对称简单排阻过程（ASEP）作为非平衡体系的典型模型之一，已被广泛应用于许多物理、化学和生物体系的研究。ASEP揭示了一系列非平凡的宏观现象，其中自发对称性破缺引起了人们的广泛关注。然而，作为一个基本问题，在ASEP中是否存在一个或两个中断阶段一直存在争议。基于平均场分析和电流最小化原理，论证了双向双车道窄入口ASEP中不存在对称性破缺相位。此外，观察到的指数衰减功能，已被用来预测相边界的热力学极限。我们的研究结果可以推广到其他ASEP模型，从而加深对非平衡系统中自发对称性破缺的理解。
2016-05-06 cond-mat.stat-mech
Phase-plane analysis of the totally asymmetric simple exclusion process with binding kinetics and switching between antiparallel lanes
马达蛋白在生物聚合物上的运动可以用完全不对称简单排斥过程（TASEP）相关的模型来描述。受驱动蛋白4马达在反平行微管重叠上的运动实验的启发，我们分析了一个模型，该模型将TASEP结合在两个反平行泳道上，具有结合动力学和泳道切换。我们确定的稳态电机密度分布使用相平面分析的稳态平均场方程和动力学蒙特卡罗模拟。我们专注于密度-密度相平面，在那里我们找到了平均场模型的解析解。通过对相空间流的研究，确定了模型的不动点及其随参数的变化。先前针对单通道模型识别的相位发生在通道之间的低切换速率下。我们预测一个新的多个共存阶段，由于额外的固定点，出现的开关速率增加：开关移动电机从高密度到低密度的车道，造成局部干扰，并创建多个域墙。我们确定对称和一般边界条件下的模型的相图。
2016-07-12 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Exclusion Process on two intersected lanes with constrained resources: Symmetry breaking and shock dynamics
本文研究了一类特殊拓扑网络上的排它过程，该网络具有两个双通道，竞争有限容量库中的粒子。为了提供一个理论基础，我们利用平均场近似与畴壁理论。系统的稳态性质，包括相变，密度分布和畴壁的位置解析推导。在相似的动力学规则下，两个通道的粒子仅在非对称点处相互作用。保持系统的对称性，直到粒子数不超过站点总数。然而，除此之外，对称性破缺现象发生，导致不对称相的出现，并且即使对于无限数量的颗粒也继续存在。相图的复杂性显示了一个非单调的行为与系统中的粒子数的增加。体诱导激波出现在对称相，而边界诱导激波则出现在对称相和非对称相。通过对激波位置随粒子进入量的增加而变化的监测，我们解释了可能的相变。理论结果得到了广泛的蒙特卡罗模拟的支持，并解释使用简单的物理参数。
2021-03-16 cond-mat.stat-mech
Multilane Asymmetric Exclusion Process with stationary Bernoulli measure
Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学数学与物理学院）；Department of Physics, University of Wuppertal（伍珀塔尔大学物理系）
研究多车道非对称排除过程，通过调整 hopping rates 实现稳态伯努利测度，并计算平均粒子密度下的稳态粒子流。
2026-05-07 cond-mat.stat-mech
Spontaneous symmetry breaking in a two-lane model for bidirectional overtaking traffic
首先，我们考虑一个单向通量ω_bar的车辆，其中每一个是其'自然'的速度v从分布P（v）的特点。交通流被建模为一个收集直的“世界线”在时间-空间平面，超车事件表示的一个固定的排队时间τ施加在超车车辆。该几何模型展示了队列形成，并允许计算自然速度v的车辆的有效平均速度w= v（v）。其次，我们将该模型扩展到两个相对的车道A和B。我们认为，在一个车道的排队时间τ是由在对向车道的交通密度。在合理的附加假设的基础上，我们建立了一组方程，耦合的两个车道，可以数值求解。似乎在控制参数ω_bar的临界值ω_bar_c以上，车道之间的对称性自发地被破坏：存在慢车道，其中在最慢的车辆后面形成长排，以及快车道，其中由于相反方向上的排之间的宽间距而容易超车。研究了模型的一个变形，其中空间车辆密度ρ bar而不是流量ω bar是控制参数。还考虑了两个通道中的不相等通量ω_bar_A和ω_bar_B。该模型所表现出的对称性破缺现象，尽管在现实交通中很难以纯粹的形式观察到，但仍然表明了这种交通的趋势。
2010-08-26 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady states in coupled asymmetric and symmetric exclusion processes
提出一种耦合TASEP与SEP双车道的一维开放边界模型，发现SEP扩散率可调控非平衡稳态密度并实现相共存，该模型在渐近极限下统一了纯TASEP及带LK的TASEP，并可作为分子马达运输的简化模型。
2023-11-22 cond-mat.stat-mech
Driven Transport on Parallel Lanes with Particle Exclusion and Obstruction
我们研究了一个驱动的双通道系统，其中不同通道上的粒子相互阻碍彼此的运动，扩展了Popkov和Peschel [1]的早期模型。这种阻碍可能发生在生物学背景下，由于空间位阻，其中马达蛋白通过在微管上“行走”来携带货物。类似地，该模型作为一个描述经典的自旋输运带电粒子与内部状态的单向移动的晶格。三个制度的定性不同的行为被确定取决于车道之间的耦合强度。对于小的和大的耦合强度的模型可以映射到一个通道的问题，而一个新的和丰富的相行为出现中间的。我们得到一个近似的，但定量准确的理论描述在一个网站集群近似，并获得洞察相行为通过电流密度关系结合的极值电流原理。我们的结果证实了随机模拟。[1]波普科夫和我。Peschel，Phys.Rev.E64，026126（2001）.
2011-02-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Availability versus carrying capacity: Phases of asymmetric exclusion processes competing for finite pools of resources
本文通过构建由两个有限承载能力粒子库和两条反平行TASEP通道组成的最小模型，研究有限资源可用性与承载能力的相互作用如何控制稳态流和密度分布，并揭示了复杂相图及粒子库被优先填充或清空的稳态行为。
2024-08-02 cond-mat.stat-mech
A model for bidirectional traffic of cytoskeletal motors
我们引入了一个包含两种粒子和两条平行通道的随机格子气模型。一个泳道具有排斥相互作用和定向运动，另一个泳道没有排斥和无偏扩散，模拟微管细丝和周围溶液。对于与细丝的高结合亲和力，类似果酱的情况主导系统的行为。近似了两个粒子位置交换的基本过程。在一个多粒子系统的情况下，我们能够确定一个制度，在该制度中，该系统是相当均匀的，提出只有小的积累的粒子和制度中的一个重要部分的所有粒子积累在同一集群。数值数据表明，这种团簇形成将发生在所有密度的大系统尺寸。耦合的几个丝导致增强的团簇形成相比，未耦合的系统，这表明，有效的双向运输一维丝依赖于远程相互作用和轨道形成。
2009-04-08 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Collective dynamics of an inhomogeneous two-channel exclusion process: Theory and Monte Carlo simulations
本工作致力于发展一种新的理论方法，命名为混合方法，以处理一个对称耦合的两通道完全不对称的简单排阻过程中的局部瓶颈朗缪尔动力学。混合方法与奇异摄动技术相结合，得到稳态相图和密度分布。我们已经彻底检查了瓶颈的强度，绑定常数和换道率在系统动力学中所起的作用。解释了激波、瓶颈相和迈斯纳相的出现。此外，确定了瓶颈率的临界值，这标志着在相图的拓扑结构的变化。研究还发现，增加换道率以及不相等的附着率、脱离率削弱了瓶颈效应。我们的理论参数与广泛进行的蒙特卡罗模拟是一致的。
2015-07-11 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Spontaneous Symmetry Breaking in Two-Channel Asymmetric Exclusion Processes with Narrow Entrances
从理论上研究了窄入口双通道非对称排斥过程中的多粒子非平衡动力学。粒子在两个平行晶格上以相反的方向移动而不改变它们，而通道仅在边界处耦合。如果另一个泳道的出口位置被占据，则颗粒不能进入相应泳道。稳态相图，粒子电流和密度的平均场近似计算。结果表明，体系中存在四个固定相，其中两个固定相具有自发对称性破缺现象。大量的蒙特卡罗计算机模拟定性地证实了我们的预测，尽管相边界和稳态性质偏离了平均场结果。计算机模拟表明，系统的几个动力学和相性质具有很强的尺寸依赖性，平均场论预测的固定相之一在热力学极限下消失。
2006-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-KPZ modes in two-species driven diffusive systems
利用模式耦合理论和动力学蒙特卡罗模拟，研究了由两个耦合的单通道非对称简单排斥过程组成的两种群非对称简单排斥过程的动力学结构函数的标度行为.我们证明了密度涨落中动力学指数为$z=5/3$的超扩散模式的出现，以及具有$z=3/2$的KPZ模式，并认为这种现象对于具有多个守恒密度的短程驱动扩散系统是普遍的。当动力学是对称的下交换的两个车道的扩散模式与$z=2$出现，而不是非KPZ超扩散模式。
2014-01-03 cond-mat.stat-mech
Exclusion Processes with Internal States
我们介绍了驱动排斥过程与内部状态，作为通用的运输模型在各种情况下，从分子或车辆交通平行车道自旋电子学。随后的非平衡稳定状态是可控的边界以及散装率。在介观尺度下发现了伴随畴壁运动和离域的显著极化现象。我们量化这一观察提供精确的相图的分析描述。我们的结果证实了随机模拟。
2008-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intersection of two TASEP traffic lanes with frozen shuffle update
出于对行人交通的兴趣，我们研究了两个车道（一维格子）的长度$L$，相交于一个单一的网站。每个通道都由TASEP（完全不对称排除过程）建模。粒子分别以概率$α_σ$和$β_σ$进入和离开泳道$σ$（其中$σ=1,2$）。我们采用的'冻结洗牌'更新在早期的工作中介绍[C。Appert-Rolland等人，J. Stat.（2011）P07009]，其中粒子位置以固定的随机顺序更新。我们发现，分析，每个车道可能是在一个“自由流动”或“堵塞”的状态。因此，$0\leqα_1,α_2\leq 1$域中的相图由四个区域组成，其边界取决于$β_1$和$β_2$。区域在域的对角线上的单个点处相交。我们的分析预测的相边界，以及在每个阶段的电流和密度证实了蒙特卡罗模拟。
2011-07-26 cond-mat.stat-mech
Traffic jams induced by rare switching events in two-lane transport
我们研究了一个模型的驱动排斥过程中的内部状态分配给粒子。后者考虑了不同的情况，从自旋电子学中的自旋状态到细胞内或车辆交通中的平行车道。通过允许粒子从一种状态切换到另一种状态来引入内部状态之间的耦合，引起了一种有趣的极化现象。在一个介观尺度，一个丰富的固定制度的密度分布被发现，与本地域壁的密度分布的内部状态之一是可行的。我们推导出的形状的密度分布，以及由此产生的相图分析的平均场近似和连续极限。出现连续和不连续的相变线，它们的交叉导致多临界行为。
2007-06-05 cond-mat.stat-mech
A multi-lane TASEP model for crossing pedestrian traffic flows
宽度为M的单向{ \em街道}被建模为M个并行一维TASEP的集合。两条垂直街道的交叉点是一个大小为M乘以M的正方形格子。我们考虑硬核粒子以注入概率α进入每条街道。在交叉广场上的硬核排斥创建了一个多体问题的强相互作用TASEPs和我们研究的集体动力学产生的。我们构建了一个有效的算法，允许模拟的街道的无限长度，这有明确的关键堵塞点。该算法采用“冻结洗牌更新”，其中随机到达的粒子具有完全确定性的批量动态。对M=24的街道宽度的高精度模拟表明，当α增加时，在M个临界值\alphaM，M < \alphaM，M-1 <. < \alphaM，1.随着M的增加，主转变点\alphaM，M在所研究的M值范围内大致按\sim 1/（log M）减小。我们表明，一个合适的序参量提供了一个反射系数与粒子电流在每个TASEP。
2012-05-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Availability, storage capacity, and diffusion: Stationary states of an asymmetric exclusion process connected to two reservoirs
该研究构建了含两个有限容量储库（通过TASEP连接且可直接交换粒子）的最小模型，探究其稳态密度分布与电流，发现相态/相图与开放TASEP不同，参数可调节TASEP密度及储库填充状态。
2024-02-17 cond-mat.stat-mech
Balance network of asymmetric simple exclusion process
研究了非对称简单排它过程（ASEP）的平衡网络。由ASEP组成的子系统之间通过双向链路相互连接，从而导致每对子系统之间的平衡。该网络包括一些具体的重要情况下，讨论了早期的工作，如ASEP与朗缪尔动力学，多车道和有限的水库。根据粒子的平衡性质，精确地给出了定态粒子的概率分布的因式分解形式。虽然该系统有非平衡部分，但表达式在基于平衡态的统计力学框架内得到了很好的描述。此外，整体的论点并不依赖于网络结构，在这项工作中获得的知识适用于广泛的问题。
2012-10-05 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips
在周期边界条件下，得到了一类多种群非对称简单排斥过程的精确矩阵乘积平衡态。除了通常的跳跃动力学，一个额外的翻转动力学只在杂质的存在下被激活。虽然微观动力学使系统是非遍历的，精确的分析结果，观察到的一个特定类别的初始配置在稳态。有趣的物理特性，包括负微分迁移率和过渡的相关性从负到正的空位密度的变化，已被观察到。我们讨论了这个精确可解模型与多通道不对称简单排阻过程以及酶化学反应之间的合理联系。
2022-11-24 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Domain wall delocalization, dynamics and fluctuations in an exclusion process with two internal states
研究了两个内态排斥过程中的离域跃迁。两条平行车道上在过渡，离域域壁形成的密度分布的两个内部状态，在协议的平均场的方法。值得注意的是，该系统的相图的拓扑结构允许（本地化）域壁的离域接近过渡时。我们量化的畴壁的离域接近的过渡范围内的畴壁图片的框架内获得的分析结果。揭示了畴壁宽度与离域转变距离以及系统尺寸的幂律关系，与数值结果一致。
2008-01-29 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Two-way traffic flow: exactly solvable model of traffic jam
本文研究了一维完全非对称双通道排斥过程。它描述了一个双向的交通流，汽车在相反的方向移动。通道间的相互作用使得车辆在其他车道的接近车辆附近减速。特别地，我们详细考虑了系统的有限密度的汽车在一个车道和一个单一的汽车在其他一个。当通道间相互作用达到某一临界值时，交通阻塞发生，这是一级相变。我们推导出平均速度、电流、密度剖面和$k$点密度关联函数的精确表达式。我们还得到了精确的概率，两辆车在一个车道上的距离$R$，有一个有限的密度的汽车在另一个车道上，并显示两辆车形成一个弱约束状态的堵塞阶段。
1997-08-01 cond-mat.stat-mech
Collective dynamics on a two-lane asymmetrically coupled TASEP with mutually interactive Langmuir Kinetics
基于最近对微管丝上马达蛋白簇集的实验观察，我们研究了一个开放的系统，该系统由两个完全不对称的简单排斥过程组成，在不对称耦合条件下，通过朗缪尔动力学（LangmuirKinetics）在两个泳道中与周围环境相互作用.在修正的Langmuir动力学中，吸附和脱离速率取决于最近邻位点的构型。我们在连续平均场论的框架内分析了模型，并利用边界层分析得到了相图和密度分布。讨论了相互作用对两种不同情况下的附着和分离（LK）率的相图的影响。在对称LK动力学下，相图的拓扑结构与无相互作用时相似;而在反对称情形下，当吸引/排斥相互吸引达到某一临界值后，相图的性质发生了显著变化.此外，研究表明相互作用的类型会影响马达蛋白的动力学特性。通过广泛的蒙特卡罗模拟的理论研究结果进行检查。
2015-09-16 cond-mat.stat-mech
Can car density in a two-lane section depend on the position of the latter in a single-lane road?
我们在这里报告的结果完全不对称的简单排斥过程（TASEP），定义在一个开放的网络，由头部和尾部简单的链段与双链节插入之间的研究。数值模拟的结果相对较短的链揭示了一个有趣的新功能的网络。当通过系统的电流达到最大值时，沿着网络向前或向后的双链部分的简单平移会导致平行链中密度分布形状的急剧变化，从而影响网络该部分中的汽车总数。在注入和排出速率相等（α= β>1/2）、头部和尾部长度相等的对称情况下，两条平行链中的密度分布几乎是线性的，这是共存线（激波相）的特征。在向前（向后）移动截面时，它们的形状变为简单链的高（低）密度相的典型形状。同时，还计算了平行链数量较多路段的车辆总体积密度。观察到的效果可能有有趣的影响交通流量控制以及在活细胞中的生物运输过程。这种现象的解释提供了在双链段的两端的有效注入和排出速率的有限尺寸的依赖性。
2013-02-12 cond-mat.stat-mech
Cooperative dynamics in bidirectional transport on flexible lattice
基于完全不对称简单排斥过程（TASEP）的几种理论模型已被广泛用于研究各种非平衡输运现象。受微管转运囊泡在细胞内转运中的作用的启发，我们提出了一个广义的TASEP模型，其中两个不同的粒子被定向到浸没在扩散粒子的三维池中的柔性晶格上的相反方向上的跳跃随机数。在平均场论的框架内，我们通过获得稳态相图和密度分布来研究晶格构象和双向输运之间的相互作用。当再循环强度与颗粒密度无关时，相图的拓扑结构发生了定量的变化。然而，如果晶格占据率控制了晶格的整体构象，则除了预先存在的双向输运相之外，系统中还产生了新的非对称激波低密度相。我们发现该相对有限尺寸效应敏感，在热力学极限下消失。
2020-02-20 cond-mat.stat-mech
Effect of self-deflection on a totally asymmetric simple exclusion process with functions of site-assignments
本研究提出了一个完全不对称的简单排除过程的模型，在一个单一的通道通道与功能的网站分配沿坑巷。系统模型试图通过随机选择坑道中的一个空站点并将其保留给粒子，以一定的概率将新粒子插入到最左边的站点。此后，粒子被引导在其行进期间仅在该位点处停止一次。最近，该系统被确定为显示自偏转效应，其中站点使用分布自发地偏向最左边的站点，并且当站点使用分布稍微偏向最右边的站点时，吞吐量变得最大，而不是精确的均匀分布。我们的精确分析描述了这种偏转效应，并显示出良好的协议与模拟。
2017-11-22 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.soc-ph
Stationary densities and delocalized domain walls in asymmetric exclusion processes competing for finite pools of resources
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Shahid Matangini Hazra Government General Degree College for Women（沙希德·马坦吉尼·哈兹拉女子政府综合学院）
该研究探讨了非对称排除过程在稳态下的静态密度和延展域墙，发现其在参数空间中形成扩展区域，揭示了TASEP粒子数在热力学极限下的波动特性。
2026-02-12 cond-mat.stat-mech
Jamming and flocking in the restricted active Potts model
研究带体积排除的活性 Potts 模型，发现强排除会引发阻塞相变，通过相图与流体力学理论预测了阻塞的延迟与消散。
2023-07-18 cond-mat.stat-mech
Bidirectional transport in a multispecies TASEP model
我们研究了一个最小的晶格模型，它描述了双向运输的“颗粒”驱动沿着一个一维的轨道，观察到在微管为基础的，马达蛋白驱动的双向运输的货物囊泡，脂质体和细胞器，如线粒体。这个极小模型是一个具有方向转换的多物种完全不对称排斥过程（TASEP），它可以为理解一维空间中单个粒子的转换动力学和粒子的集体运动之间的相互作用提供一个框架.当切换比移位快得多时，颗粒的稳态密度和电流分布在本体中是均匀的，并且通过平均场（MF）理论很好地描述，如通过与蒙特卡罗模拟比较所确定的。在此极限下，我们构造了一个非平衡相图。远离这种快速切换制度，MF理论失败，虽然平均堆积密度分布仍然保持均匀。我们研究的稳态行为的易位和净开关率，Q的比率的函数，并找到一个独特的一阶相变在有限的Q与不连续的变化的体积密度。当开关速率进一步降低时（保持移位速率不变），系统接近净电流趋于零的堵塞阶段，其值为J ~ 1/Q。
2011-01-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Distributed fixed resources exchanging particles: Phases of an asymmetric exclusion process connected to two reservoirs
本文提出一个由TASEP连接两个可交换粒子的固定资源库组成的一维模型，研究总资源量与动力学参数如何共同调控稳态密度、畴壁和库粒子数，并揭示其相图在资源充足时趋同于开放TASEP。
2025-02-07 cond-mat.stat-mech
Spontaneous pulsing states in an active particle system
我们研究了一个双通道两种群排斥过程。Lin等人，J. Stat.机械，2011），其表现出非平衡脉冲相。粒子在两个平行的一维轨道上移动，其中一个是开放的，另一个是反射边界。粒子类型定义跳跃方向。当只允许向开口端跳跃的颗粒改变车道时，系统表现出从低密度相到脉冲相的相变，这取决于颗粒注入和类型改变速率之间的比率。这种相变可以观察到的随机模型，以及在平均场的描述。在低密度阶段，密度分布可以用解析法预测。脉冲阶段的特征在于系统的快速填充，并且-一旦填充-通过缓慢向后移动的前沿将减少的密集区域和扩展的低密度区域分开。在离散晶格上的前跳跃被发现创建密度振荡，无论是在时间和空间。通过稳定性分析，我们可以预测在排空过程中的密集区域的结构，其特征在于指数阻尼扰动，在开口端和移动前附近。
2016-04-28 cond-mat.stat-mech
Universality in driven systems with a multiply-degenerate umbilic point
University of Wuppertal（伍珀塔尔大学）
研究多车道非对称排除过程的驱动粒子系统，发现脐点处的普遍性标度特征，提出有效模式耦合理论并验证其预测，揭示了动态指数为3/2的新普遍性类。
2026-03-06 cond-mat.stat-mech nlin.CG
