Dissipative work, Clausius inequality, and microscopic reversibility for open Hamiltonian systems
我们推导出一个微观表达式的克劳修斯不等式的等温开放系统内的基本哈密顿动力学。我们还显示了积极的耗散工作，这是一个路径积分推广的所谓的相对熵的概率泛函的时间向前和向后的轨迹。
2013-07-03 cond-mat.stat-mech
Status of the Clausius inequality in classical thermodynamics
我们提出了一个著名的克劳修斯不等式的基础分析。严格地说，这个不等式不是热力学第二定律的Kelvin-Planck公式的逻辑推论。一些思想实验证明违反克劳修斯不等式被认为是。此外，兰道尔原理的Clausius不等式方面的建议。这个不等式可以被认为是涨落定理的一个推论。
2013-09-27 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Is the Clausius inequality a consequence of the second law?
我们提出了一个著名的克劳修斯不等式的基础分析。它表明，在一般情况下，不等式是不是一个逻辑的结果的开尔文-普朗克制定的热力学第二定律。一些思想实验证明违反克劳修斯不等式被认为是。实验检测的违反的可能性指出。
2012-04-14 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Entropy and Nonlinear Nonequilibrium Thermodynamic Relation for Heat Conducting Steady States
在将熵和热力学推广到非平衡稳态的各种可能途径中，我们选择了以操作热力学和克劳修斯关系为指导的途径。在我们之前的研究中，我们推导出了NESS的扩展克劳修斯关系式，其中原始关系式中的热量被其“重整化”对应物（称为过剩热量）所取代，并且吉布斯-香农熵表达式由一个新的对称化吉布斯-香农表达式代替。在这里，我们集中在马尔可夫过程描述热传导系统，并开发一个新的方法来推导热力学关系。首先给出了推广克劳修斯关系的一个新的简单推导，并阐明了它与线性响应理论的密切关系。然后，我们推导出一个新的改进的扩展克劳修斯关系与“非线性非平衡”的贡献，这是书面的功和热之间的相关性。我们认为，“非线性非平衡”的贡献是不可避免的，并且一旦我们接受多余热量的（非常自然的）定义，它就被唯一地确定。此外，事实证明，为了在操作上确定非平衡熵与温度差的二阶的差，可以仅使用没有非线性项的先前的克劳修斯关系，或者必须使用新的关系，这取决于操作（即，参数空间中的路径）。这种奇特的“扭曲”可能是更好地理解NESS热力学和统计力学的线索。
2010-11-08 cond-mat.stat-mech
Clausius Inequality for Finite Baths Reveals Universal Efficiency Improvements
我们研究熵产生的纳米器件，这是耦合到有限的热浴。这种情况是越来越多的实验相关性，但大多数理论方法依赖于制定的第二定律有效的无限浴。我们解决这个问题指出，已经克劳修斯'文件从1865年包含一个适当的制定第二定律的有限热浴，这也可以严格来自微观量子描述。这个克劳修斯不等式表明，非平衡过程不像以前认为的那样不可逆。我们用它来正确地扩展兰道尔的原则，有限浴，我们证明，任何热机接触有限浴有一个更高的效率比以前认为的。重要的是，我们的结果很容易研究，只需要平均浴能量的知识。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental verification of a reversed Clausius inequality in an isolated system
热力学第二定律是自然界的基本定律。它几乎普遍与克劳修斯不等式有关，克劳修斯不等式通过提供的热量和温度的比率来降低熵的变化。然而，这一结果的前提是，系统与驱动其进入热状态的热浴接触。对于通过耗散热交换从初始平衡态移动的孤立系，克劳修斯不等式被预测为反转。本文对超冷铯原子的孤立稀气体的非平衡热力学进行了实验研究，该气体可以通过激光冷却技术被热化，也可以被推离平衡。我们确定在这两种情况下的相空间动力学跟踪的气体与位置分辨荧光成像的演变，从中我们评估所有相关的热力学量。我们的结果证实了通常的克劳修斯不等式的有效性的第一个过程和反向克劳修斯不等式的第二个转换。
2020-05-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
d'Q = TdS for Infinitesimal Irreversible Processes: On the Differential Form of the Clausius Inequality
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究科）
该研究针对无穷小不可逆过程的克劳修斯不等式微分形式，证明无穷小准静态不可逆过程的正确一阶形式为d'Q=TdS，提供内部熵产生为二阶或更高阶的纯热力学证明，确认熵为明确定义的状态量。
2026-09-01 cond-mat.stat-mech
Quantitative analysis of Clausius inequality
在驱动扩散系统的背景下，在一个大的，但有限的时间窗口的热力学变换，我们得到的能量平衡的扩展。特别是，我们描述的变换，最小化的能量耗散和描述的准静态极限的最佳修正。令人惊讶的是，在理想气体的均匀平衡态之间的变换的情况下，最佳变换是一系列非均匀平衡态。
2015-09-24 cond-mat.stat-mech
Efficiency of heat engines coupled to nonequilibrium reservoirs
我们考虑量子热机之间的非平衡稳态水库。我们评估他们的最大效率从积极的熵产生，并表明它可以表示在一个有效的温度，取决于水库的性质。我们进一步计算了不同类型工程水库在最大功率下的效率，并推导出第二定律克劳修斯陈述的非平衡推广。
2014-01-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
On testing the violation of the Clausius inequality in nanoscale electric circuits
克劳修斯不等式，第二定律的经典公式之一，最近被发现违反了量子制度。在这里，这一结果是制定的上下文中的介观或纳米级的线性RLC电路与热浴相互作用。以前的实验在这方面和相关领域的分析和实验检测的违反的可能性指出。它讨论了最近的实验达到的温度范围内，在那里的效果应该是可见的，并且该建议的一部分已经得到证实。
2002-05-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Negative specific heats: where Clausius and Boltzmann entropies separate
本文利用马尔可夫模型研究稳态非平衡系统中负热容的起源，揭示其源于准势与赝势之间的反相关，分别对应克劳修斯熵与玻尔兹曼熵，并可通过有效温度进行量化。
2025-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Necessity of Feedback Control for the Quantum Maxwell Demon in a Finite-Time Steady Feedback Cycle
我们重新审视量子麦克斯韦妖在热力学反馈循环中的稳态制度。我们得到了一个广义版本的克劳修斯不等式的有限时间稳定的反馈循环与一个单一的热浴。它被证明是比以前已知的更紧，并允许我们澄清，反馈控制是必要的，违反标准的克劳修斯不等式。
2022-09-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Clausius inequality and H-theorems for some models of random wealth exchange
讨论了描述随机财富交换的非线性离散时间发展方程的H-定理的可能性。在这样的动力学模型中，经济主体在成对碰撞中交换财富，就像气体中的粒子交换能量一样。重新表述问题并将动态表示为两个过程的组合似乎是有用的。第一个是一个线性变换的两个粒子的分布函数的行为期间的交换，而第二个对应于新的随机配对的代理，并发挥某种反馈控制的作用。这种表示导致了克劳修斯型不等式，该不等式提出了对交换过程的新解释，即由于与特殊类型的储层接触而产生的不可逆转的弛豫。只有在某些特殊情况下，当平衡分布恰好是一个伽玛分布时，这个不等式才能得到具有单调增长的“熵”泛函的H定理，它与玻尔兹曼熵相差一个附加项。但对于任意的交换规则，该演化具有向非平衡定态松弛的特征，是否存在一般的H-定理尚不清楚。
2014-08-01 cond-mat.stat-mech
Generalized Non-equilibrium Heat and Work and the Fate of the Clausius Inequality
通过将热dQ和功dW的传统概念推广为还包括它们的与时间相关的不可逆分量d_{i} Q和d_{i} W，允许我们根据瞬时内部温度T（t）和压力P（t）来表示它们，而常规形式使用介质的恒定值T_{0}和P_{0}。这导致了一个非常有用的非平衡态热力学公式，第一定律变成了吉布斯基本关系，克劳修斯不等式在所有情况下都变成了等式\ointdQ（t）/T（t）\equiv 0，这是一个非常显著但意想不到的结果。我们确定了不可逆分量d_{i} Q \equivd_{i} W，并讨论了如何确定它们以获得广义dW（t）和dQ（t）。
2011-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Heat, temperature and Clausius inequality in a model for active brownian particles
随机热力学和流体力学的方法被应用到最近引入的活性粒子模型。该模型由高斯有色噪声下的过阻尼粒子组成。受随机热力学的启发，我们从系统的Fokker-Planck方程推导出与活性浴的平均热交换和功交换以及相关的熵产生。我们表明，克劳修斯不等式举行，与当地（非均匀）温度的活性浴取代均匀的温度通常会遇到平衡系统。此外，通过限制动力学空间的本地分布函数的第一速度矩，我们推导出一个流体动力学描述，其中出现的本地压力，动力学温度和内部热通量，并与以前的热力学分析是一致的。该程序还显示了在何种条件下获得统一色噪声近似（UCNA）：这样的近似忽略了快速弛豫的活性浴，因此产生细致平衡和零熵产生。最后，通过多时间尺度分析，给出了Kramers方程解的构造性方法（替代UCNA），并超越了确定负熵产生的细致平衡条件。
2017-10-06 cond-mat.stat-mech
Experimental investigation of coherence contributions to a nonequilibrium thermodynamic process in a driven quantum system
该研究在NMR量子处理器中实验探索了驱动量子系统的非平衡热力学过程，揭示了相干性生成对不可逆熵产生的贡献，并验证了不可逆熵产生具有下界的广义克劳修斯不等式。
2024-11-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic analysis of Clausius-Duhem processes
给定一个将系统从一个平衡态带到另一个平衡态的热力学过程，我们构造一个量，该量在该过程的微观实现的系综上的平均值仅取决于这些终态，即使在中间时刻系统是不平衡的。这一结果：（1）可以用连接两个平衡态的不可逆过程来表示它们之间的熵差，（2）导致克劳修斯-迪昂不等式的两个统计陈述，（3）可以推广到系统开始和/或结束于非平衡态的情况。
1999-06-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium Thermodynamics. Symmetric and Unique Formulation of the First Law, Statistical Definition of Heat and Work, Adiabatic Theorem and the Fate of the Clausius Inequality: A Microscopic View
热和功在非平衡态热力学中的地位是相当混乱和不唯一的，即使在第一定律在交换热和功方面有很长的历史之后，目前仍有相互矛盾的解释，并且远未解决。此外，交换量缺乏一定的对称性。通过将传统的概念推广到包括它们的时间相关的不可逆分量，允许我们以对称形式dE（t）= dQ（t）-dW（t）来表示第一定律，其中dQ（t）和功dW（t）出现在平等的基础上并且具有对称性。我们证明了不可逆功转化为不可逆热。根据微观状态概率p_{i}（t）进行的统计分析唯一地将dW（t）确定为等熵的，而将dQ（t）确定为dE（t）的等距变化（见正文）;对于交换量，不会出现这种明显的分离。因此，我们的第一定律的新公式提供了巨大的优势，并导致了一个非常有用的非平衡态热力学公式，正如我们最近所展示的那样。我们证明了绝热过程不会改变p_{i}。无论系统偏离平衡多远，所有这些结果都是有效的。当系统处于内部平衡时，dQ（t）\equivT（t）dS（t）表示系统的瞬时温度T（t），这让人联想到平衡。我们证明了p_{i}（t）具有与平衡态非常不同的形式。第一定律和第二定律不再是独立的，所以我们只需要一个定律，这又让人想起平衡。传统的公式如克劳修斯不等式{ \oint } d_{e} Q（t）/ T_{0} <0等变为等式{ \oint }dQ（t）/T（t）\equiv 0等，这是一个从不可逆性角度看非常显著但出乎意料的结果。我们确定…
2012-06-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium Thermodynamics of Amorphous Materials I: Internal Degrees of Freedom and Volume Deformation
这是三篇论文中的第一篇，专门讨论非晶态材料的非平衡态热力学。这里我们的重点是内部自由度在确定这种系统的动力学中的作用。为了说明的目的，我们研究一个固体的内部自由度是管理不可逆的体积变化的空缺。使用这个模型，我们比较了一个热力学理论的基础上的克劳修斯-迪昂不等式的统计分析的基础上直接增加的熵的法律。首先利用统计理论导出Clausius-Duhem不等式。然后，我们使用的理论超越这些结果，并获得详细的运动方程，包括率因子，是由变形引起的噪声波动增强。统计分析指出，需要了解能量和熵是如何共享的空缺和他们的环境。
2009-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Generalized Clausius relation and power dissipation in non equilibrium stochastic systems
我们扩展了热力学的某些基本和一般概念，离散马尔可夫系统与水库交换功和热。在这个框架中，我们证明了著名的克劳修斯不等式可以推广，并成为一个平等，显着推广了最近的几个结果。我们进一步表明，在一个系统中实现零耗散意味着获得细致平衡，因此有零功率生产。我们得到的不等式的功率生产在更一般的情况下，并表明，近平衡获得最大功率生产需要耗散是相同的数量级。
2008-05-26 cond-mat.stat-mech
Geometrical Excess Entropy Production in Nonequilibrium Quantum Systems
对于由量子马尔可夫主方程描述的开放系统，我们研究了克劳修斯等式在非平衡稳态（NESSs）之间的准静态操作的可能扩展。我们研究了多余的热量除以温度（即，过量熵产生），其在操作期间被转移到系统中。我们推导出一个几何表达式的过剩熵产生，这是类似于在幺正演化的Berry阶段。我们的结果意味着，在一般情况下，不能定义一个标量势的差异符合在热力学过程中的过剩熵产生，和矢量势起着至关重要的作用，在热力学的NESS。在弱非平衡制度，我们表明，几何表达式减少到扩展的克劳修斯等式由斋藤和田崎（J.统计。{ \bf 145}，1275（2011））。作为一个例子，我们研究了量子点中的无自旋电子系统。我们发现，一个可以定义一个标量势时，只有一个水库的参数被修改的非相互作用系统，但这不再是一个相互作用系统的情况下。
2013-09-03 cond-mat.stat-mech
Analysis of slow transitions between nonequilibrium steady states
非平衡稳态之间的转变服从广义克劳修斯不等式，该不等式在准静态极限下变为等式。对于缓慢但有限的过渡，我们表明，该系统的行为是由一个响应矩阵的元素是由一个远离平衡格林-久保公式，涉及衰减的相关性评估的非平衡稳态。这一结果导致非绝热熵产生的平均值和方差之间的波动耗散关系，$Δs_{\rm na}$。此外，我们的研究结果扩展-非平衡稳态-的热力学度规结构引入Sivak和克鲁克斯分析最小耗散协议之间的过渡平衡态。
2015-07-22 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of Quantum Information Flows
我们报告两个结果补充热力学第二定律的马尔可夫开放量子系统耦合到多个水库具有不同的温度和化学势。首先，我们推导出一个非平衡自由能不等式，它提供了一个最大功率输出的上界，对于具有非均匀温度的系统，它不等价于克劳修斯不等式。其次，我们推导了组合系统的子系统的局部克劳修斯不等式和自由能不等式。这些不等式与总系统的不同之处在于存在与信息相关的贡献，并为量子信息处理的热力学奠定了基础。我们的理论是用来研究一个自治的麦克斯韦恶魔。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium quantum bounds to Landauer's principle: Tightness and effectiveness
我们评估两种不同的非平衡量子Landauer界限：传统的方法的基础上的熵的变化，称为“熵界”，和一个基于的细节的动力学地图，称为“热力学界”。通过首先限制到一个简单的精确可解的模型耦合到一个有限维的热环境中的一个单一的两级系统，并通过利用保持相互作用的激发，我们建立起主导作用的人口项在支配这些边界的紧密性相对于耗散热，并明确建立，凝聚力只影响熵的约束。此外，我们表明，这两个数量的相对性能之间的尖锐的边界出现，并发现有明显的情况下，这两种方法返回一个绑定弱于克劳修斯的第二定律的声明，使他们无效。最后，我们表明，我们的结果扩展到通用的相互作用条款。
2017-10-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Review of the System-Intrinsic Nonequilibrium Thermodynamics in Extended Space (MNEQT) with Applications
综述了一种新的方法（MNEQT）的非平衡态热力学（NEQT）的基础上的内部平衡（IEQ）的概念，在一个扩大的状态空间，包括内部变量作为额外的状态变量。IEQ宏状态在放大的状态空间中是唯一的，并且没有记忆，就像EQ宏状态在EQ状态空间中一样。该方法提供了一个明确的战略，通过几个例子来确定任何模型的内部变量。MNEQT直接处理系统内禀量，这非常有用，因为它们完全描述了不可逆性。正因为如此，MNEQT解决了NEQT中一个长期存在的问题，即确定系统的唯一全局温度T，从而实现了普朗克对任何系统的全局温度的梦想，即使它不均匀，例如当它在两个热浴之间驱动时; T具有满足克劳修斯陈述的传统解释，即交换宏观热量从热流动到冷，以及其他对温度有意义的标准。广义宏观热dQ的概念将克劳修斯不等式转换为克劳修斯等式dS=dQ/T，它也涵盖了具有记忆的宏观态，并遵循扩展性性质。对于NEQ孤立系，等式也成立。新的方法是非常有用的，因为它也工作时，没有内部状态变量被用来研究非唯一的宏观状态在EQ状态空间中的熵，从而引起记忆效应的显式时间依赖性为代价。为了说明这种新方法的有效性，我们给出了几个例子，如不可逆卡诺循环，摩擦和布朗运动，自由膨胀等。
2021-11-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium free energy and information flow of a double quantum-dot system with Coulomb coupling
我们建立了一个具有库仑耦合的双量子点系统，旨在研究熵产生、自由能和信息流之间的联系。利用随机热力学和图论分析中的概念，建立了描述子系统局部热力学第二定律的Clausius和非平衡自由能不等式.利用Schnakenberg的网络理论，确定了一组基本的圈流和仿射，从而分解了这两个不等式。结果表明，热力学不可逆性具有能量相关和信息相关的贡献。与反馈引起的信息流相关联的全局循环将对抗偏置电压泵送电子，这实现了麦克斯韦恶魔。
2020-05-18 cond-mat.stat-mech
Theoretical bound of the efficiency of learning
本文提出统一热力学形式体系，通过推导比克劳修斯不等式更强的熵产生率下界，确定学习效率的一般上限，并在量子点系统和活细胞网络中验证，揭示能量与信息的基本权衡关系。
2025-04-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady State Thermodynamics for Heat Conduction -- Microscopic Derivation
从微观力学出发，导出了导热非平衡稳态的热力学关系式。扩展的克劳修斯关系式使人们能够在实验上确定热流中的二阶非平衡熵。与之相关的香农式熵的微观表达是有启发性的。当热流一定时，推广的吉布斯关系提供了线性非平衡区热力学力的统一处理。
2008-04-30 cond-mat.stat-mech
Revisiting the Glansdorff-Prigogine criterion for stability within irreversible thermodynamics
Glansdorff和Prigogine（1970）提出了熵产生率的分解，今天主要被称为Hatano-Sasa方法。他们的背景是不可逆热力学，虽然忽略了波动，但仍然允许比基于Master或Fokker-Planck方程的处理更广泛。Glansdorff和Prigogine首先提出了过剩熵产生率$δ^2$ EP的概念，并提出$δ^2$ EP为正是非平衡宏观条件稳定性的充分判据。我们发现，非线性扩散，它们的过剩熵产生率本身是当地的自由能，这是接近平衡的功能，管理宏观波动的时间导数。过剩的$δ^2$ EP的积极性，我们国家的一个简单的充分条件，因此是等价的单调性在时间上的功能在放松到稳定的非平衡。也出现了一个关系，最近扩展的克劳修斯热定理接近平衡。$δ^2$ EP的正性直接意味着过剩热量的克劳修斯（不）等式。最后一个相关的问题涉及涨落泛函、非平衡自由能的操作意义，以及它们如何进入不可逆热力学。
2015-03-04 cond-mat.stat-mech
Mesoscopic Nonequilibrium Thermodynamics of Single Macromolecules and Dynamic Entropy-Energy Compensation
基于随机动力学原理，我们对具有或不具有细致平衡的单个大分子在等温环境流体中的热力学行为给出了一个公理化的完整形式。通过细致平衡，新理论给出了大分子熵和自由能的介观、非平衡概括。介观能量和熵波动。当且仅当大分子处于热平衡时，熵产生的期望值为零，其中我们表明熵仍然波动，但自由能是常数。熵涨落a la L.D.朗道，精确地匹配的波动，在内能，这反过来又等于波动的热量耗散。作为Clausius经典结果的推广，在热平衡下，大分子熵和能量的动态涨落得到了精确补偿。对于系统的细致平衡，亥姆霍兹自由能被证明是潜在的Onsager的热力学力。
2001-10-01 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics as a gauge theory
我们假设有限图上的马尔可夫动力学在概率密度的局部标度下具有规范对称性，导出了跃迁率的变换律，并将热力学力解释为规范势。一个被广泛接受的系统总熵产生的表达式是吉布斯熵的时间导数的最简单的规范不变完备化。我们表明，过渡率可以给出一个简单的物理表征方面的局部详细平衡的热库。因此，克劳修斯沿着循环变换的不可逆性度量是几何相位。在这幅图中，规范对称性是由于先验概率选择的任意性而产生的。热力学依赖于观察者可以随意处理的信息，而热力学则不然。
2011-11-24 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium distribution for stochastic thermodynamics
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut NÉEL（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所）
本文扩展了经典吉布斯分布，用于描述非平衡系统。通过概率分布描述小系统离散能级的动态，推导了工作微观表达式，并定义了熵产（基于克劳修斯未补偿热量）。框架恢复了非平衡工作关系并建立了新的热量等价恒等式，且工作和热量的波动由熵产波动定理推导。
2026-09-09 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of nonequilibrium driven diffusive systems in mild contact with boundary reservoirs
我们考虑的宏观系统弱接触边界水库和外场的作用下。我们提出了一个明确的公式，这样的系统的哈密顿量，从中我们推导出的运动方程，作用泛函，伴随动力学的流体动力学方程，和准潜在的公式。我们研究的情况下，外力依赖于时间，并驱动系统从一个非平衡态到另一个。我们将文献[6]中关于与边界储层强接触系统的热力学变换的结果推广到目前的情况。特别是，我们提出了一个自然的定义重整化的工作，并证明它满足克劳修斯不等式，准静态变换最小化重整化的工作。此外，我们将重整化功与描述定常非平衡系综涨落的准势联系起来。
2022-11-11 cond-mat.stat-mech math.PR
On the (Boltzmann) Entropy of Nonequilibrium Systems
玻尔兹曼将宏观系统在宏观态$M$中的熵定义为与$M$相对应的相空间体积（微观态数）的$\log$。当$M$指定处于局部热平衡（LTE）的系统的局部守恒量时，这与克劳修斯的热力学熵一致。在这里，我们讨论玻尔兹曼熵，涉及到适当的选择的宏观变量，系统不在LTE。本文推广了玻尔兹曼关于稀气体的公式和Resibois关于硬球流体的公式，并证明了对于满足任何由微观动力学产生的确定性自治演化方程的宏观变量，相应的玻尔兹曼熵必须满足一个${\cal H}$定理。
2003-06-25 astro-ph cond-mat.stat-mech
Cramer-Rao Inequality Generalizes the Equilibrium Energy Fluctuation-Response Relation to Nonequilibrium Steady States
University of Houston（休斯顿大学）；CNRS Laboratoire Ypatia des Sciences Mathématiques (LYSM)（法国国家科学研究中心耶帕西亚数学科学实验室）
该研究将克拉美-罗不等式推广至非平衡定态，得到含能量涨落、响应与费舍尔信息的普适关系，在平衡态退化为涨落-响应关系，并通过三类模型验证。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech
Universal Foundations of Thermodynamics: Entropy and Energy Beyond Equilibrium and Without Extensivity
University of Brescia（布雷西亚大学）
本文提出热力学普遍基础，定义熵与能量超越平衡与非扩展性，通过能量-熵图示分析非平衡系统，推导克劳修斯不等式并拓展第二定律至非平衡过程。
2026-03-25 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.class-ph
Quantum Thermodynamic Uncertainties in Nonequilibrium Systems from Robertson-Schrödinger Relations
热力学的不确定原理是非平衡系统中为数不多的几个锚点之一，涨落定理更为人们所熟悉。在这项工作中，我们的目标是跟踪非平衡系统中的热力学量的不确定性的量子起源，即量子不确定原理。我们的结果使我们能够做出这样的明确声明：对于高斯系统，热力学函数是罗伯逊-薛定谔不确定性函数的泛函，它对于量子系统总是非负的，但对于经典系统不一定如此。在这里，量子是指正则算子对的非交换性。从非平衡自由能[1]出发，我们成功地推导出了某些热力学量之间的几个不等式。它们的形式与传统热力学中的形式相同，但它们在本质上是非平衡的，并且在强耦合下对所有时间都成立。此外，我们还证明了在系统的非平衡动力学中始终存在涨落耗散不等式。对于非平衡系统，在后期松弛到平衡态，这种波动耗散不等式导致罗伯逊-薛定谔不确定原理的帮助下的柯西-施瓦茨不等式。这一工作为宏观非平衡系统的某些重要热力学性质提供了微观量子基础。
2022-05-25 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Invalidity of the Landauer inequality for information erasure in the quantum regime
克劳修斯不等式的一个已知方面是，受到熵的压缩$\d S<0$的平衡系统必须释放至少一定量的热$|\dbarrm Q|=T|\d S|$。这是Landauer原理的基础，该原理为擦除一位信息所产生的热量设定了一个下限$T\ln 2$。在这里，我们表明，在量子纠缠的世界里，这一定律被打破了，这表明量子信息载体可以比迄今为止所假设的更有效。
2002-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum systems correlated with a finite bath: nonequilibrium dynamics and thermodynamics
描述远离平衡态的开放量子系统具有挑战性，特别是当环境是介观的，当它在演化过程中发展出非平衡态特征时，或者当记忆效应不能被忽略时。在这里，我们推导出一个主方程，明确占系统浴的相关性，并包括，在粗粒度的水平，一个动态演变的浴。这样的主方程适用于各种各样的物理系统，包括随机矩阵理论或本征态热化假设所描述的系统。我们得到了一个局部的细致平衡条件，有趣的是，它并不禁止出现稳定的负温度状态，与玻尔兹曼熵的温度定义一致。我们基准的主方程对确切的演变，并观察到一个很好的协议，在传统的玻恩马尔可夫世俗主方程的情况下，打破。有趣的是，目前的动态描述是强大的，它仍然是准确的，即使一些假设放宽。即使我们的主方程描述了一个动态演变的浴不描述的吉布斯状态，我们提供了一个一致的非平衡热力学框架，并推导出第一和第二定律以及克劳修斯不等式。我们的工作为研究各种纳米级量子技术铺平了道路，包括发动机，冰箱或热泵，超越了传统的静态热浴假设。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Quasistatic response for nonequilibrium processes: evaluating the Berry potential and curvature
KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究慢速时间依赖扰动对非平衡过程重要可观测量的影响，揭示贝里相位及其势能和曲率的响应机制，探讨马尔可夫跳跃过程中的热力学关系破缺及贝里相的非局部化条件。
2026-04-05 cond-mat.stat-mech
Formulation of Entropy through Work by Carnot Machine and Direct Derivation of Law of Entropy Non-Decrease from Kelvin-Planck Principle
本文直接从开尔文-普朗克原理推导熵不减定律，提出基于卡诺机做功的熵表述，并揭示熵为产生系统非均匀性的额外热力学成本。
2025-10-19 cond-mat.stat-mech
Clausius' theorem and the Second law in the process of isoenergetic thermalization
本文利用Clausius公式和熵保持温度，证明了等能量热化过程中第二定律成立，并推广至连续及插值模型，讨论了负热容情形下的替代方案。
2024-08-29 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Reply on Comment on ``Extraction of work from a single thermal bath in the quantum regime''
我们在最近的信[1]中讨论了量子布朗运动在超过弱耦合极限时的热力学破坏。在他的评论中，Tasaki [2]导出了一个关于相对熵的不等式，并在没有做任何动力学假设的情况下声称克劳修斯不等式成立，从而与我们的陈述[1]相矛盾。在这里，我们指出，索赔是没有根据的，因为作者没有正确地确定热的概念。田崎还适用于不等式汤姆森的制定第二定律。该申请也无效，因为作者没有正确识别工作的概念。因此，田崎的不等式与我们的发现完全一致。
2000-11-16 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium relaxation inequality on short timescales
本文从 Fokker-Planck 方程推导出积分关系，将稳态概率流与短时间尺度弛豫动力学联系起来，由此得到稳态熵产生的下界，并为弱空间梯度随机扰动场提供实验估计方法。
2024-03-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Limits of Predictions in Thermodynamic Systems: A Review
在过去的二十年里，由于随机过程理论及其热力学解释的进步，人们对非平衡态热力学的兴趣又重新抬头。涨落定理提供了对任意远离热平衡的系统的动力学的基本约束。热力学不确定性关系约束了各种过程中精度的耗散成本。超额功和超额热的概念为完整的非平衡稳态热力学提供了基础，包括广义克劳修斯关系和热力学势。但这些一般性的结果也有其局限性：涨落定理涉及指数平均值，它可能敏感地依赖于不可观测的罕见轨迹;稳态热力学使用的是缺乏任何直接物理解释的对偶动力学。这篇评论的目的是提出这些当代非平衡热力学的核心结果，以这样一种方式，使每个索赔的权力，使物理预测可以清楚地评估，使用的例子，从当前的主题在软物质和生物物理学。
2017-11-15 cond-mat.stat-mech
Theoretical bound of the efficiency of learning with coarse-graining
本文提出适用于多内部自由度随机热力学系统的信息学习效率热力学形式，通过柯西-施瓦茨不等式导出比克劳修斯不等式更紧的熵产生率下界，进而给出学习效率上界，并在细胞网络信息过程中验证。
2023-05-30 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A First and Second Law for Nonequilibrium Thermodynamics: Maximum Entropy Derivation of the Fluctuation-Dissipation Theorem and Entropy Production Functionals
非平衡系统的理论是从最大熵方法中推导出来的，这种方法在精神上类似于吉布斯给出的平衡理论。要求汉密尔顿的原则，固定的行动，以满足平均在一个轨迹，我们增加了限制的转移概率分布，导致Onsager-Machlup形式的路径概率。来自能量和动量守恒定律的附加约束然后将热交换和外部驱动力引入系统中，拉格朗日乘子与外部系统的温度和压力相关。其结果是一个完全依赖于时间的，非本地的描述非平衡合奏。然后，对能量交换和中央系统的信息熵的变化的详细计算提供了对熵产生的描述，该熵产生不依赖于稳态的规定或存在，也不依赖于中央系统的可测量变量的任何定义。这些结果连接到文献显示的路径重新加权的方法，创建任意波动定理，并通过提供一个简单的推导Jarzynski关系参考的稳态。此外，我们确定的路径自由能和熵（口径）泛函产生的第一定律的非平衡热力学相关的驱动力的变化，在路径平均值的变化。类似于吉布斯关系，路径平均值的变化产生波动耗散定理。热力学熵产生也可以用口径泛函来表示，从而简单地证明了克劳修斯陈述的微观形式。我们发现，最大熵路线提供了一个明确的推导路径自由能泛函，路径积分，朗之万，布朗，和福克-普朗克声明的非平衡过程。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech
Validity of the second law in nonextensive quantum thermodynamics
在量子体系中讨论了非广延统计力学中的热力学第二定律。利用与以q为指标的Tsallis熵相关的广义相对熵的凸性，证明了Clausius不等式在q = 0 ~ 2的范围内成立.这种对熵指数q的范围的限制纯粹是量子力学的，并且在经典理论中，对于第二定律的有效性，不存在q的上限。
2003-04-02 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic processes generated by a class of completely positive quantum operations
试图通过采用最近提出的操作，形成积极的运营商价值的措施，产生热力学过程的量子热力学的业务制定。在这些操作下，热量以及冯诺伊曼熵单调增加。不动点分析表明，重复应用这些操作到一个给定的系统转换从它的纯基态在零温度的完全随机状态在高温极限与中间状态一般是不平衡的。它表明，克劳修斯不等式可以违反沿过程，在一般情况下。作为一个明确的例子，一个二分自旋-1/2系统进行了分析。
2012-02-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Work Extracting From Nonextensive Small System With Feedback and Second Law-Like Inequalities with Quantum Tsallis Entropy
吉布斯-玻尔兹曼熵导致系统对初始条件有很强的依赖性。实际上，大多数材料的行为与初始条件完全无关。非广延熵或Tsallis熵导致非广延统计力学。本文计算了具有互信息的非广延统计力学小系统中Clausius不等式的Tsallis形式，从而确定了小系统做功的上界.接下来，我们利用量子反馈控制来提取互信息和调节麦克斯韦妖。
2022-06-30 cond-mat.stat-mech
Geometrical Bounds of the Irreversibility in Markovian Systems
我们推导出满足细致平衡条件的量子和经典马尔可夫开放系统中不可逆性的几何界限。使用信息几何，我们证明了不可逆的熵产生是有界的从下面的修改Wasserstein距离之间的初始和最终状态，从而加强了克劳修斯不等式的可逆马尔可夫的情况下。修正的度量可以看作是Wasserstein度量的离散状态推广，Wasserstein度量已经被用于连续状态Langevin系统的界耗散。值得注意的是，导出的界限可以被解释为量子和经典的速度限制，这意味着相关的熵产生约束系统状态转换的最小时间。我们举例说明了几个系统的结果，并表明，一个更严格的限制比卡诺限制的量子热机的效率可以得到。
2020-11-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Second Law-Like Inequalities with Quantum Relative Entropy: An Introduction
本文以量子相对熵的正定性和单调性为核心，系统介绍其与热力学第二定律相关的不等式，并推广到量子涨落定理、Hatano-Sasa不等式、数据处理不等式及带反馈控制的广义第二定律。
2023-04-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Open XXZ spin chain: Nonequilibrium steady state and strict bound on ballistic transport
本文给出了在（弱）耦合参数下，由Lindblad算符驱动的均匀最近邻Heisenberg XXZ自旋1/2链的非平衡定态的前两阶显式矩阵乘积解.一阶密度算符在热力学极限下成为一个精确的伪局部守恒定律，并通过Mazur不等式得到一个严格的高温自旋Drude重量的下界。对于|Delta| <1，这种Mazur界限是各向异性参数Delta的非零分形函数。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.SI
Violation of the second fluctuation-dissipation relation and entropy production in nonequilibrium medium
研究了一类满足局部细致平衡的非平衡介质的朗之万动力学方程。对于浸入介质中的探针的有效动力学，我们推导出一个不等式，该不等式限制了第二波动耗散关系（FDR）的违反。我们还讨论了有效动力学的有效性。特别是，我们表明，从非平衡线性响应理论得到的有效动力学是一致的，从奇异摄动方法。作为这些结果的一个例子，我们提出了一个简单的非平衡介质模型，其中的粒子受到开关随机电位。对于这个模型，我们表明，第二个FDR是恢复在快速切换限制，虽然粒子是平衡。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
