Role of Ergodicity in the Transient Fluctuation Relation and a New Relation for a Dissipative Non-Chaotic Map
确定性的动力系统,如贝克映射是有用的,以阐明一些条件的确定性模型验证非平衡统计物理。我们研究了一个二维动力系统,具有弱形式的可逆性,具有特殊的吸引域和稳态。特别是,我们测试的瞬态波动关系的有效性所需的条件。我们的分析通过具体例子说明了为什么平衡动态的遍历性似乎是瞬态涨落关系成立的必要条件。这种调查,然后导致一种瞬态关系的数值验证,不同于通常的瞬态波动关系(FR),只持有渐近。同时,它不是稳态波动关系,因为在稳态中不存在波动。
2014-06-26 cond-mat.stat-mech math.DS
Theory of the Transient and Stationary Fluctuation Theorems for a Dragged Brownian Particle in a Fluid
关于“小系统和短时间尺度违反热力学第二定律的实验证明”的评论
2002-10-22 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Transient fluctuation theorems for the currents and initial equilibrium ensembles
本文证明了具有平稳速率的连续时间马尔可夫跳跃过程的电流的瞬态涨落定理,推广了Andrieux和Gaspard [J. Stat. 127,107(2007)]到有限时间。其结果是基于周期电流和一组额外的潮流,其特征在于瞬态松弛制度的图论分解。然后,可以通过优选合适的初始平衡系综来去除潮汐项,这一结果为最近在[Phys. Rev. E 89,052119(2014)]中提出的没有系综量的波动定理提供了一般理论。作为一个例子,我们研究了一个简单的随机化学发动机的反应网络,最后我们偏离了更复杂的化学反应网络的波动关系的一般性质。
2014-09-01 cond-mat.stat-mech
Full-counting statistics of charge and spin transport in the transient regime: A nonequilibrium Green's function approach
我们报道了在$t=0$中中心散射区(量子点)和引线之间的连接被打开的瞬态区域中转移电荷和自旋的全计数统计(FCS)的调查。利用非平衡格林函数方法,给出了量子点系统的生成函数的一般理论公式。特别地,我们详细推导了如何利用路径积分方法和非平衡格林函数技术,在基于两次量子测量方案的电子输运系统中获得FCS的GF。得到了形式主义的正确的长时间极限,即Levitov-Lesovik公式。这种形式可以推广到考虑自旋非共线系统的自旋输运以及自旋-轨道相互作用。作为一个例子,我们计算了自旋极化转移电荷的GF,转移自旋,以及自旋转移力矩的磁隧道结在瞬态制度。GF在时域上用格林函数和自能表示的泛函行列式来表示。利用这种形式,可以研究自旋电子学中的FCS在瞬态状态。我们也将这种形式推广到量子点接触系统。在数值计算方面,我们计算了双量子点系统的GF和各种累积量。识别了FCS的普适振荡特征。在全局振荡的基础上,由于拉比振荡的存在,在各种累积量中也发现了局部振荡。最后,温度的影响也被检查。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Transient exchange fluctuation theorems for heat using Hamiltonian framework: Classical and Quantum
研究了有限系统与储层耦合时热交换的统计特性。我们得到了热涨落定理在瞬态区域考虑的组合系统的哈密顿动力学的感兴趣的系统和热浴(S)的解析结果。感兴趣的系统由外部协议驱动。我们首先推导出它在一个单一的热浴的背景下。所得结果与已知结果完全一致。然后我们将治疗推广到两个热浴。我们进一步扩展的研究,量子系统,并表明类似的经典情况下,在量子制度的关系。在我们的研究中,我们调用冯诺依曼两点投影测量在量子力学在瞬态制度。我们的结果是Jarzynski-W $\grave{o}$ jcik热涨落定理的推广。
2016-08-21 cond-mat.stat-mech
Transient dynamics in the thermal ratchets transport model
热棘轮模型触发一个空间周期性的非对称势,以纠正随机行走,实现扩散粒子的传输。我们数值求解控制方程的全动力学的无限一维棘轮模型响应周期性开关。瞬态非周期性的行为,观察到渐近收敛的切换周期。我们研究的措施的运输率,瞬态寿命,相当于“振幅”,然后调查他们的依赖于系统的各种属性,以及其他功能的瞬态和渐近动力学。
2015-08-14 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Work fluctuations, transient violations of the second law and free-energy recovery methods: Perspectives in Theory and Experiments
在这份报告中,我讨论波动定理和瞬态违反热力学第二定律的小系统。特别强调的是在非平衡单分子拉伸实验的框架中的自由能恢复方法。处理是从一个统一的理论-实验的角度,并强调如何这些实验有助于我们理解的热力学行为的小系统
2004-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimental studies of the transient fluctuation theorem using liquid crystals
根据热力学第二定律,在热力学过程中,熵的耗散或产生只能为正或为零。然而,热力学热力学定律在热力学极限下适用于大系统。最近,一个波动定理被称为瞬态波动定理(TFT),它推广了热力学第二定律,即使是小系统已经提出。这个定理已经在小系统中得到了验证,例如光阱中的胶体粒子。我们报告的第一次类似的实验研究TFT在空间扩展系统中使用液晶。
2008-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Symmetry in Full Counting Statistics, Fluctuation Theorem, and Relations among Nonlinear Transport Coefficients in the Presence of a Magnetic Field
研究了有限磁场作用下电子通过多端相互作用量子点的相干输运的全计数统计。微观可逆性导致了累积量生成函数的对称性,从而推广了量子输运背景下的涨落定理。利用这种对称性,我们推导出Onsager-Casimir关系的线性传输制度和非线性传输系数之间的普遍关系。
2007-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for energy transport in transient regime -- Model study
我们调查瞬态版本的最近发现的热力学不确定性关系(TUR),它提供了一个精确的成本权衡关系,某些平衡热力学观测的净熵产生。我们探讨这种关系的背景下,能量输运在一个二分设置为三个完全可解的玩具模型系统(两个耦合谐振子,两个耦合量子比特和一个混合耦合谐振子量子比特系统)和分析所发挥的作用的基础统计的运输载体在TUR。有趣的是,对于所有这些模型,根据统计数据,TUR比率可以表示为始终大于或等于2的通用项和相应的熵产生项的和或差。我们发现,广义版本的TUR,起源于普遍的波动对称性总是令人满意的。然而,有趣的是,专门的TUR,一个更严格的限制,总是满足耦合谐振子系统服从玻色-爱因斯坦统计。然而,无论是耦合量子比特,服从费米类统计和混合量子比特振荡器系统与混合费米玻色统计,违反更严格的限制在某些参数制度。我们为这种违反行为提供了条件。我们还提供了一个严格的证明非平衡格林函数的方法,更紧密的约束总是满足一般的二分系统的弱耦合制度。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Stationary and transient Fluctuation Theorems for effective heat flux between hydrodynamically coupled particles in optical traps
我们实验研究了两个被困布朗粒子之间的能量通量的统计特性,通过耗散流体动力学耦合相互作用,提交到一个有效的温度差$ΔT$,通过随机迫使一个陷阱的位置。我们确定了两个粒子之间的有效热通量,并表明它们满足交换涨落定理(xFT)在稳态。我们还表明,突然应用程序的温度梯度$ΔT$后,\resub{the total}冷热通量满足\resub{a}瞬态xFT的任何集成时间,而\resub{the total}冷热通量只做它渐近长时间。
2016-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stationary and Transient Work-Fluctuation Theorems for a Dragged Brownian Particle
最近,Wang等人进行了一个实验室实验,在实验中,布朗粒子被一个中心速度恒定的简谐力拖曳通过流体。该实验证实了理论上预测的与功相关的综合(I)瞬态波动定理(ITFT),该定理给出了在给定时间内在瞬态状态下在系统上所做的总功的波动中找到正值或负值的概率的比率的表达式。相应的积分定态涨落定理(ISSFT)没有观察到。利用过阻尼朗之万方程和简谐力中心的任意运动,导出了这些定理和相应的非积分定理(TFT和SSFT)中的所有有关量。本文从理论上明确地得到。虽然(I)TFT在所有时间都满足,但(I)SSFT仅在时间上渐近保持。对进一步的实验提出了建议,其中也可以观察到的ISSFT与任意速度的谐波力。此外,ITFT和ISSFT之间的非平凡的长时间关系被发现,这可以在实验中观察到,特别是在谐振力的中心的谐振圆周运动的情况下。
2002-12-12 cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations without microreversibility in nonlinear transport
在线性输运中,涨落耗散定理将平衡电流相关性与线性电导系数联系起来。对于非线性输运,存在依赖于Onsager的微观可逆性原理远离平衡的涨落关系。然而,理论和实验都显示出偏离微可逆性的磁场不对称的电流-电压关系的形式。我们提出了新的波动关系的非线性输运在磁场的存在下,涉及电流关联函数在任何顺序在平衡的电流累积量的响应系数较低的顺序。我们说明我们的结果与一个电气马赫-曾德尔干涉仪的例子。
2008-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Laser damage in silicon: energy absorption, relaxation and transport
本文采用双温描述理论研究了超短800 nm激光脉冲辐照硅时瞬态自由载流子密度的变化。一个德鲁德模型来解释高度瞬态的光学参数。我们分析的重要性,考虑这些密度相关的参数,以及德鲁德碰撞频率的选择。此外,简并和输运效应进行了研究。每个这些过程的重要性,从而计算出的损伤阈值的研究。我们报告的损伤阈值的计算是在很宽的脉冲持续时间范围内的实验结果非常吻合。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Violation of the fluctuation-dissipation theorem in time-dependent mesoscopic heat transport
我们已经分析了通过两个平衡水库之间的介观收缩的能流的波动的谱密度。结果表明,在有限的频率下,波动的能量通量是不相关的标准的波动耗散定理的热传导的收缩,但包含额外的噪声。这种额外噪声的主要物理后果是,在零温度下,涨落不会随着热导的消失而消失。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Is there any upper bound on current fluctuation in cross-transport beyond linear response regime?
研究了具有两种电流的稳态交叉输运系统的输入和输出电流涨落。在Saryal { \it et al.} [Phys. Rev. Lett. 127,190603(2021)],输入和输出电流波动的上限在线性响应机制中得到证明,并建议超出线性响应机制的有效性。我们研究这些界限超出线性响应制度,并发现这些界限是违反一般非平衡平稳条件。我们举两个例子来说明这种违反。通过这些例子,我们认为,输入和输出电流波动的上限不存在超出线性响应制度。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The Steady State Fluctuation Relation for the Dissipation Function
本文给出了非平衡系统中熵产生(耗散函数)的瞬态涨落关系的一个证明,它适用于大多数时间可逆动力学。然后,我们考虑的条件下,瞬态波动关系产生的稳态波动关系的驱动非平衡系统的瞬态放松,产生一个独特的非平衡稳态。虽然一个独特的非平衡稳态的生产的必要条件和充分条件是未知的,如果这样的稳定状态存在,从瞬态关系的稳态波动关系的产生是非常普遍的。它本质上是时间可逆性和耗散中相关性衰减的一种形式的结果,这也是需要的,例如,输运系数的存在。由于这种普遍性,由此产生的稳态波动关系与平衡热力学等式具有相同程度的鲁棒性。稳态波动关系的耗散站在一个相空间压缩因子,其收敛性是有问题的,系统接近平衡。我们研究了一些模型的动力学,以前已经考虑过,并显示它们是如何描述在这项工作的背景下。
2007-09-10 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorems for harmonic oscillators
本文从实验上研究了谐振子在非平衡驱动下的能量输入和耗散的热涨落,并寻找涨落关系。我们研究了从平衡态到非平衡稳态的瞬态演化。波动关系实验获得的工作和热量,稳态和瞬态的演变。证明了转矩的两个时间处方的稳态波动定理。但在线性强迫的情况下,对系统所作的功满足一个瞬态涨落定理,而对系统所耗散的热则不满足。实验观察的统计和动力学性质的波动的角度,我们推导出的概率密度函数的工作和热量的解析表达式。我们首次得到了热的概率密度函数的解析表达式。实验和我们的模型之间的协议是优秀的。
2007-03-30 cond-mat.stat-mech
Transient behavior of full counting statistics in thermal transport
导出了声子结系统的能量计数统计的母函数。它表示为具有移位变元的导联的轮廓有序自能$Σ^A(τ, τ') = Σ_L\bigl(τ+\hbar x(τ), τ' + \hbar x(τ')\bigr) - Σ_L(τ, τ')$,其中$Σ_L(τ,τ')$是左导联的通常轮廓有序自能。通过求导得到了在给定时间内从铅到中心转移的能量的累积量$t_M$。给出了石墨烯结前四个累积量的瞬态结果。发现测量导致能量流入电极导线。
2011-06-25 cond-mat.stat-mech
Directed transient long-range transport in a slowly driven Hamiltonian system of interacting particles
研究了一维线性耦合粒子链在时间周期单频外场作用下的哈密顿动力学。相关力在时间和空间上的平均值为零,因此,系统有效地没有偏差,这排除了任何棘轮效应。我们特别注意逃逸的整个链时,最初的所有单位分布在一个潜在的好。此外,对于逃逸链,我们探讨了连续生成的有向流的基础上大的加速度的可能性。我们发现,绝热斜率调制由于交流场瞬态长程输运动力学出现的方向是由调制的初始相位。最引人注目的是,对于驱动的多粒子哈密顿系统定向集体运动的观察提供了证据的存在家庭的运输不变环面限制轨道的弹道通道中的高维相空间。
2008-08-14 cond-mat.stat-mech
Transient superdiffusion in correlated diffusive media
扩散过程的理论研究的情况下,扩散系数本身是一个时间和位置相关的随机函数。我们调查如何不均匀性和波动的扩散系数影响运输使用微扰的方法,特别注意的二阶矩的时间尺度。我们发现关联无序可以导致反常输运和超扩散。
2014-08-04 cond-mat.stat-mech
Transient subtraction: A control variate method for computing transport coefficients
针对分子动力学中输运系数计算的高方差问题,提出瞬态减法技术,通过模拟非平衡起始的瞬态动力学并减去耦合平衡轨迹,降低估计量方差,提供数学公式及误差估计,数值示例验证其有效性。
2025-02-18 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
Fluctuation relations and rare realizations of transport observables
涨落关系为观测量的非平衡平均建立了严格的恒等式。从一般的输运主方程与时间相关的速率,我们采用随机路径积分的方法来研究统计波动的平均值。我们展示了如何在非平衡条件下,罕见的实现运输可观的是至关重要的,并意味着大规模的波动,可能完全掩盖这样的身份。这些波动的定量估计提供。我们说明了我们的结果上的范例介观RC电路。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech nlin.AO
Spatial fluctuations in transient creep deformation
我们研究的瞬态蠕变变形的材料作为时间的函数的空间波动,无论是通过数字图像相关(DIC)测量的纸样品和晶体塑性或离散位错动力学模型的数值模拟。该模型有一个干扰或屈服相变,周围的幂律或安德拉德蠕变被发现。在初级蠕变,相对强度的应变速率波动随时间的增加在这两种情况下-空间平均蠕变速率服从安德拉德定律$ε_t \sim t^{-0.7}$,而局部蠕变速率的空间波动的时间依赖性由$Δε_t \sim t^{-0.5}$。一个类似的缩放的波动被发现在对数蠕变制度,通常观察到较低的施加应力。本文从这种空间涨落的观点出发,简要地回顾了安德拉德蠕变的一些经典理论。我们认为这些现象学的,随时间变化的蠕变规律的描述的基础上的非平衡相变分离不断发展和冻结状态的系统时,外部施加的负载是不同的。这样的解释进一步讨论的吸收状态/脱钉相变的精神,以及变形-变形的相关性和累积应变分布的宽度的局部变形的数据崩溃。结果还比较了2 $d$线性界面模型或淬火Edwards-Wilkinson方程的脱钉转变附近观察到的序参量波动。
2011-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Transient quantum fluctuation theorems and generalized measurements
Crooks和Jarzynski的瞬态量子涨落定理限制并关联了前向和后向强制协议中执行的工作的统计。到目前为止,这些定理已经得到的假设下,工作是由投影测量在结束和开始的每一个运行的协议。我们发现,可以取代这些投影测量只有特殊的无误差的广义能量测量与定制的,协议相关的测量后的状态,满足细致平衡的关系。对于其他广义测量,通常不满足克鲁克斯关系。对于Jarzynski等式的有效性,测量是无误差的,并且测量后的状态在所考虑的系统的Hilbert空间中形成一个完整的标准正交元素集就足够了。我们说明了我们的结果的两个级别的系统为不同的广义测量的例子。
2013-11-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized energy measurements and modified transient quantum fluctuation theorems
确定由外部代理提供给系统的功,是瞬态波动关系的任何实验实现的关键步骤。然而,这给量子系统带来了一个问题,在量子系统中,标准程序需要在协议的开始和结束时对能量进行投影测量。不幸的是,投影测量,这是从理论的角度来看,更可取的,似乎是难以实现的实验。我们证明,当使用一个特定类型的广义能量测量,所产生的工作统计只是与投影测量。这两种功统计之间的关系必然存在修正的瞬态波动关系。修正量完全取决于广义能量测量中产生的误差。它们是普遍的,因为它们不依赖于武力议定书。特别是简单的表达式的修改克鲁克斯关系和Jarzynski平等发现高斯能量测量。这些可以通过一系列足够多的广义测量来获得,这些广义测量不需要是高斯的。根据中心极限定理,这导致在单个测量中有效地减少误差,并且甚至在无限重复的极限中产生投影测量。
2014-05-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum transient heat transport in the hyper-parametric oscillator
我们研究了非线性玻色子系统中的非平衡量子热输运,其中存在由两个腔之间的双光子跳跃引起的超参量振荡所控制的非克尔型相互作用。我们估计的热力学响应分析,通过构建$su(2)$代数的非线性哈密顿和预测,该系统表现出负激发模式。因此,这种特定形式的相互作用通过在粒子数量增加时诱导基态跃迁来实现系统的冷却,即使相互作用强度很小。我们证明了一个过渡的热流数值系统和浴之间的对称耦合的存在下,并显示在冷却阶段的长弛豫时间。我们比较克尔型玻色-哈伯德形式的相互作用诱导通过交叉相位调制,不表现出任何这样的过渡。我们进一步计算了两个浴在不同温度下的存在下的非平衡热流,并观察到非克尔型相互作用的冷却效应持续存在。我们的发现可能有助于利用系统的相互作用来诱导冷却来操纵量子态。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Transient selection of competing order in frustrated spin Peierls systems after a quench
本研究理论探究受挫自旋-派尔斯系统淬火后的动力学,通过最小模型模拟发现其在平衡共线磁有序前会出现瞬态非共线磁有序,该瞬态序由初始态声子涨落选择,揭示了利用非相干非平衡涨落控制物相的机制。
2025-08-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Transient Casimir forces from quenches in thermal and active matter
我们计算经典系统的温度淬火后的波动诱导(卡西米尔)的力量。使用一个通用的粗粒度模型的保守密度的波动,我们发现,瞬态力出现,即使初始和最终状态是免费的。在设置让人想起卡西米尔(平面壁)和范德华(小夹杂物)的相互作用,我们发现可比的确切的普遍表达式的力量。动力学细节仅对瞬态力曲线的时间轴进行缩放。我们建议,这样的淬灭可以实现,例如,在实验中的活性物质,采用可调的活动或相互作用协议。
2016-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-stress fluctuations in self-assembled transient elastic networks
专注于剪切应力波动,我们研究了一个简单的通用模型的自组装瞬态网络形成的排斥珠可逆桥接的理想弹簧。以$Δdt$为采样时间,以$t_*(f) \sim 1/f$为麦克斯韦弛豫时间(由弹簧复合频率$f$设定),从液体极限($Δdx \gg 1)$)到固体极限($Δx \ll 1$)系统地扫描无量纲参数$Δx = dt/t_*(f)$,其中网络拓扑被猝灭,并且需要$m$独立配置上的系综平均。推广以前的工作永久网络,它表明,剪切应力松弛模量$G(t)$可以有效地确定为所有$Δx$使用简单的平均表达式$G(t) = μ_A - h(t)$与$μ_A = G(0)$特征的正则仿射剪切变换的系统在$t=0$和$h(t)$(重新缩放)的瞬时剪切应力的均方位移作为时间的函数$t$。使用(重新缩放的)剪应力自相关函数$C(t)$将该关系与标准表达式$G(t) = C(t)$进行比较。这两个关系所需的$m$配置的下限。
2016-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility to Reversibility Crossover in Transient Response of an Optically Trapped Particle
我们研究了从不同高度释放并在光阱势阱中弛豫的胶体珠的瞬态响应。依赖于初始势能,系统的时间演化表现出显着不同的行为。从短时间可逆到长时间不可逆的转变开始,随着释放点能量的降低,可以实现具有零净耗散的稳定可逆状态。如果系统以更低的能量开始,它会逐渐从热噪声中提取有用功,并表现出反常的不可逆性。此外,我们还验证了瞬态涨落定理和综合瞬态涨落定理,即使对我们的系统的非遍历描述。
2011-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing steady state and transient properties of reaction-diffusion systems
在过去,对反应扩散系统的研究极大地促进了我们对远离平衡态的多体系统行为的理解。在本文中,我们的目的是在其稳定状态和平稳性的扩散限制反应的性质进行表征。许多反应扩散系统都具有微观可逆性被破坏的特性,使得它们的瞬态行为不能通过研究文献中讨论的大多数观测量来研究。出于这个原因,我们分析的瞬态性能的反应扩散系统通过一个特定的工作观察,仍然很好地定义,即使在微观可逆性的情况下,并遵守一个确切的详细的波动关系的情况下,满足细致平衡。因此,我们通过依赖于时间的反应速率驱动系统脱离它们的非平衡稳态。利用数值精确方法和计算机模拟,我们分析了在正向和反向过程中获得的概率分布的波动率。我们发现,潜在的微观动力学引起的特殊性的配置空间轨迹,从而产生突出的特点,在波动率。
2009-11-18 cond-mat.stat-mech
Computing Nonequilibrium Transport from Short-Time Transients: From Lorentz Gas to Heat Conduction in One Dimensional Chains
Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris(巴黎高等师范学院物理实验室,ENS巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,巴黎大学);Politecnico di Milano(米兰理工大学);Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia(意大利技术研究院基金会);Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto dei Sistemi Complessi(国家研究委员会,复杂系统研究所);INFN, Sezione di Firenze(意大利国家核物理研究所,佛罗伦萨分部);INFN, Sezione di Torino(意大利国家核物理研究所,都灵分部);Politecnico di Torino(都灵理工大学)
本文提出TTCF方法用于计算非平衡输运系数,展示其在洛伦兹气体和一维链中的一致性和高效性。
2026-03-10 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Quantum Correction of Fluctuation Theorem
研究了与谐振子库线性耦合的谐振子的瞬态涨落定理(TFT)和稳态涨落定理(SSFT)。导出了外部做功的概率分布,并计算了TFT和SSFT的量子修正。
2003-08-18 cond-mat.stat-mech
Normal and Anomalous Fluctuation Relations for Gaussian Stochastic Dynamics
研究了产生反常扩散的高斯随机系统的瞬态功涨落关系。为此,我们使用朗之万方法,通过采用两种不同类型的加性噪声:(i)内部噪声,其中第二类波动耗散关系(FDR II)成立,以及(ii)外部噪声没有FDR II。对于内部噪声,我们证明了FDR II的存在意味着存在的波动耗散关系的第一种(FDR I),这反过来又导致传统的(正常的)形式的瞬态工作FR。对于由外部噪声驱动的系统,我们得到违反正常的FR,我们称之为异常FR。我们得出他们在长时间的限制,并证明存在的对数因子在FR中间的时间。我们还概述了可能的实验验证。
2012-10-16 cond-mat.stat-mech
Current fluctuations and transport efficiency for general Langevin systems
本文根据电流的均方涨落和总熵产生,导出了Langevin系统中广义电流的一个普遍界。这个界限将Barato等人以前发现的关系推广到任意时间和瞬态。使用的界限,我们定义了一个新的效率随机运输,这措施如何接近一个给定的系统来饱和的界限。这种有界效率的存在意味着随机输运必然伴随着波动和耗散,而波动和耗散不能任意减少。我们应用传输效率的定义,稳态粒子传输和热机,并表明,传输效率可以接近单位在有限的电流,在相反的热力学效率。最后,我们推导出一个约束纯扩散运输的香农熵。
2018-06-28 cond-mat.stat-mech
Transient and universal regimes in quantum reaction-transport kinetics
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所)
研究量子二元湮灭反应-输运系统,发现低维下涨落主导渐近动力学,一维中驱动至输运受限区间并受量子芝诺尺度支配,且涨落产生有效弹性碰撞使系统趋近准稳态热态。
2026-09-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
On the Fluctuation Relation for Nose-Hoover Boundary Thermostated Systems
本文讨论了在不同温度下与两个确定性恒温器接触的力学系统的瞬态和稳态涨落关系。该系统是一个修改的洛伦兹气体中的固定散射体与气体的粒子交换能量,和恒温器是由两个Nosé-胡佛恒温器应用在系统的边界模拟。瞬态波动关系,它只适用于一个精确的选择初始合奏,验证在任何时候,正如预期的那样。如果考虑不同的初始系综,则需要比局部平衡所需的介观尺度更长的时间。这表明,如在我们的系统中明确检查的,当[D.J.Searles,{\em et al.},J. Stat. Phys.128,1337(2007)]中的方法,验证了稳态涨落关系的有效性。对于稳态波动的相空间收缩率$\zL$和耗散函数$\zW$,一个类似的松弛制度在较短的平均时间被发现。量$\zW$满足良好的精度波动关系的时间大于介观时间尺度;量$\zL$出现后开始单调收敛。这与$\zW$和$\zL$相差一个总时间导数,以及$\zL$的概率分布函数的尾部是高斯分布的事实是一致的。
2008-09-04 cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations for dissipative systems in constant external magnetic field: theory and molecular dynamics simulations
最近有人指出,在恒定磁场中的哈密顿粒子系统满足广义时间反演对称性,使得能够证明有用的统计关系的基础上的平衡相空间概率分布,而不需要反转,通常认为必要的,磁场。在这些关系中,不需要卡西米尔修正,人们发现标准的线性响应格林-久保关系,因此Onsager互惠关系。超越线性响应也是可能的,例如在瞬态和稳态波动关系(FR)方面。在这里,我们强调如何广义的时间反演对称性,确保(瞬态)FR理论也直接适用于系统在外部磁场。此外,我们表明,瞬态FR确实可以在非平衡分子动力学模拟中得到验证,系统受到磁场和电场,这是恒温的La Nosé-胡佛。结果是不平凡的,因为它是不直接的,在何种尺寸和时间尺度内的影响,实际上可以观察到的,这是不明显的,人们可以得到什么真正的分子动力学模拟。
2020-10-17 cond-mat.stat-mech
Active Bound States Arise From Transiently Nonreciprocal Pair Interactions
本文通过最小双粒子模型证明,围绕互易平均耦合的瞬态非互易涨落足以驱动类似活性粒子的持续运动,并推导了质心均方位移与熵产生率的精确结果,揭示了有效扩散率的显著增强。
2023-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient fluctuation-induced forces in driven electrolytes after an electric field quench
了解电解质溶液在热平衡之外的行为是化学和生物学许多领域的长期努力。虽然平均场论被广泛用于模拟电解质的动力学,它也是重要的,以描述这些系统中的波动的影响。在以前的工作中,我们表明,在强电解质中,由外部电场驱动的离子的动力学可以产生长程相关性明显不同于平衡屏蔽的相关性;在非平衡稳态,这些相关性引起一种新的长程波动诱导力(FIF)。在这里,我们通过考虑强电解质的动力学扩展这些结果后,它是淬火从热平衡时的应用程序的恒定电场。我们发现,电荷和密度的相关性的渐近长距离的限制一般是扩散的时间。这些相关性引起的长距离的FIFs作用于中性限制板与长时间的制度,是由幂律时间衰减朝向稳态值的力的振幅。这些研究结果表明,非平衡涨落对浸入驱动电解质中的物体的动力学具有重要影响,它们可能有助于探索控制带电溶液中长距离力的新方法。
2021-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuation relations for anomalous dynamics
我们认为工作波动关系(FR)的一般类型的动力学产生异常扩散:利维飞行,长相关高斯过程和时间分数动力学。通过结合朗之万和动力学的方法,我们计算的概率分布的机械和化学工作在两个典型的非平衡的情况下,分别是:一个粒子受到一个恒定的力和一个粒子在一个恒定的力拖动的谐波电位。我们检查的瞬态FR表现出超扩散的两个模型,其中波动耗散关系不存在,并为其他两个模型显示subdiffusion,其中有一个波动耗散关系。在前两种情况下,传统的瞬态FR没有恢复,而在后两种情况下,它持有无论是确切的或在长时间的限制。
2009-03-20 cond-mat.stat-mech nlin.CD
An ideal entropy transporter with finite power and vanishing fluctuation
本研究通过分析与自旋极化电流、热浴和静磁场相互作用的微磁体,发现其非平衡稳态可无热力学力传输熵,强磁场下熵产生率和涨落极小但平均传输速率有限,证明热力学引擎性能仅受第一、第二定律限制。
2025-02-09 cond-mat.stat-mech
Fluctuation relation and heterogeneous superdiffusion in glassy transport
电流的波动和相关的稳态波动关系进行了研究,在简单的粗粒晶格气体类似物的非牛顿流体驱动的恒定和均匀的力场,在两个制度的小熵产生。观察到非高斯电流波动和偏离波动关系,并与生长的非晶相关性和异质异常扩散制度的存在有关。
2009-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient trapping into metastable states in systems with competing orders
本文利用具有弛豫动力学的Ginzburg-Landau理论研究了两个竞争级系统的猝灭动力学。我们考虑的情况下,一个泵迅速加热系统的高温,之后系统冷却到其平衡温度。我们研究了随时间变化的自由能景观的序参量振幅和波动的演变。指数增长的热波动占主导地位的动态。该系统通常演变到与更快的松弛序参量相关联的阶段,即使它不是全局自由能最小值。这个理论为广泛的实验观察提供了一个自然的解释,即亚稳态可能是由激光诱导的主导平衡序参量的崩溃。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The Gallavotti-Cohen Fluctuation Theorem for a non-chaotic model
我们测试的适用性的Gallavotti-Cohen波动公式的非平衡版本的周期性Escherichfest风树模型。这是一个单粒子系统,其动力学相当复杂(例如,它在平衡时似乎是扩散的),但它的李雅普诺夫指数是非正的。当外加磁场较小时,系统呈现出一个很长的瞬态过程,在此过程中动力学基本上是混沌的,然后在一个周期轨道上渐近崩溃。在瞬态过程中,动力学是扩散的,和波动的电流被发现是在协议的波动公式,尽管缺乏真正的双曲线。这些结果也是涨落公式与Evans-Searles恒等式区别的一个例子。
1999-08-31 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Long-wavelength fluctuations and anomalous dynamics in two-dimensional liquids
在有限温度下的二维系统中,长波长的Mermin-Wagner涨落阻止了平移长程序的存在。它们的动力学特征,即振动振幅随系统尺寸的发散,也会影响无序固体,并洗掉冷却到熔点以下的液体通常表现出的瞬态固体响应。通过结合数值和实验研究,在这里,我们表明,长波长的波动在高温下也是相关的,在那里的液体动力学并没有揭示一个瞬态固体样的响应。在这种情况下,它们诱导长时间扩散系数$D$和结构弛豫时间$τ$之间不寻常但普遍存在的解耦,其中$D\propto τ^{-κ}$与$κ> 1$。只有在极高的温度下,在分子液体中,或在极低的密度下,在胶体系统中,长波长波动对弛豫动力学的影响可以忽略不计。
2019-05-31 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
Stochastic approach and fluctuation theorem for ion transport
我们提出了一种在介观水平上的离子输运的随机方法。该描述考虑了由固定和移动电荷产生的自洽电场以及这些移动电荷的离散性质。作为应用,我们研究了离子输运过程中的噪声,包括涨落电场产生的位移电流的影响。涨落定理对有和没有位移电流的电流都成立。
2010-12-08 cond-mat.stat-mech q-bio.QM q-bio.SC
Mitigating long transient time in deterministic systems by resetting
在动力系统的吸引域中,一条轨道需要多长时间才能到达一个稳定的平衡点?这是一个相当普遍感兴趣的问题,并激发了动力学和随机系统中的许多活动,其中这种估计的度量通常被称为瞬态或首次通过时间。在非线性系统中,由于其潜在的动态特性,人们经常会经历长的瞬态。我们应用重置或重新启动,在统计物理和随机过程中的一个新兴的概念,以减轻确定性动力系统中的长期瞬态的不利影响。我们表明,停止一个正在进行的过程中,在间歇性的时间,只有重新启动所有从空间控制线,可以大大加快其完成,导致在一个巨大的减少平均瞬态时间。此外,我们的研究揭示了平均值波动的净减少。通过对Stuart-Landau极限环振子和混沌Lorenz系统在不同重置策略下的数值研究,证明了我们的观点。我们的分析打开了一扇门,通过统一的原始动态与外部随机或周期性定时器控制瞬态时间的平均值和波动,并提出了开放性问题的最佳方式来利用动态系统中的瞬态。
2020-07-12 cond-mat.stat-mech nlin.AO nlin.CD
Fluctuation-Driven Molecular Transport in an Asymmetric Membrane Channel
选择性地引导分子穿过细胞膜的通道蛋白通常表现出不对称结构。通过一个随机模型,我们认为,通道不对称的存在下的非平衡波动,最近观察到的细胞的新陈代谢,可以显着影响通过这样的通道的棘轮机制的运输。对于水和甘油进行aquaglyceroporin,我们表明,先前确定的不对称甘油电位导致增强内向运输的甘油,但不利的高甘油浓度也增强外向运输,保护细胞免受中毒。
2004-10-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM