Mapping current fluctuations of stochastic pumps to nonequilibrium steady states
我们发现，在一个随机泵的电流波动可以鲁棒地映射到相应的时间无关的非平衡稳态的波动。因此，我们完善了最近提出的映射，使它不仅确保等价的平均值，但也最佳的电流和密度的波动表示。我们的映射导致的熵产生的随机泵类似的“管家”热的自然分解。作为熵产生分解的结果，弱扰动随机泵中的电流波动满足由稳态熵产生确定的普适界。
2016-10-24 cond-mat.stat-mech
The unified geometric theory of mesoscopic stochastic pumps and reversible ratchets
本文建立了介观随机动力学几何效应的统一理论。我们表明，绝热泵和可逆棘轮效应，以及类似的新现象在其他领域，如在流行病学，都遵循几何相位贡献的有效行动的随机路径积分表示的时刻生成函数。该理论为在任意介观随机框架下识别、预测和计算类泵现象提供了通用技术。
2007-12-06 cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Directed flow in non-adiabatic stochastic pumps
我们分析了由外部参数的非绝热变化驱动的分子机器的操作。我们推导出一个公式的综合流量从一个配置到另一个，得到一个“无泵定理”的循环过程的热激活过渡，并表明，在绝热极限的泵电流是由一个几何表达式。
2008-10-08 cond-mat.stat-mech
Stochastic pumping of heat: Approaching the Carnot efficiency
随机噪声可以在没有温度梯度的情况下（或逆着温度梯度）在不对称的纳米物体上产生单向热流。我们提出了一个极小模型的分子级随机热泵，可以任意接近卡诺效率。该模型由一个波动的分子单元耦合到两个固体，其特征在于不同的声子光谱特性。热泵持续广泛的系统和浴参数。此外，通过过滤库的声子，泵浦效率可以接近卡诺极限。
2008-11-24 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Stochastic pump effect and geometric phases in dissipative and stochastic systems
贝里相在量子力学中的成功刺激了对物理学其他领域中类似现象的研究，包括活细胞运动和非线性介质中模式运动的理论。最近，几何相位已被应用到系统中运行在一个强随机的环境，如分子马达。我们讨论这样的几何效应在纯经典耗散随机系统和它们的作用的随机泵效应（SPE）的理论。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
Stochastic models of classical particle pumps : Density dependence of directed current
我们提出并比较了不同版本的一个简单的粒子泵模型，该模型描述了在一个狭窄的通道中，由于随时间变化的局部电位的排斥相互作用的粒子的平均定向电流。我们分析了离散晶格上的模型与粒子排斥，使用三种选择的电位依赖的跳跃率服从微观可逆性。将外势的强度看作是关于热能的一个小参数，我们给出了一个微扰计算，得到了平均定向电流的表达式。这取决于驱动频率、相位和颗粒密度。当密度变为零或紧密堆积时，定向电流消失。对于两种选择的跳跃率，它达到最大值，在中等密度，而对于第三种选择，它显示了一个奇怪的电流反转与密度增加。这可以用粒子-空穴对称性来解释。模型的随机模拟与我们的分析预测显示出良好的一致性。
2015-06-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mimicking Nonequilibrium Steady States with Stochastic Pumps
我们建立了两个非常普遍的范式之间的对应关系，系统坚持远离热平衡。在第一种范式中，通过施加破坏细致平衡的固定热力学力来维持非平衡稳态（NESS）。在第二种范式中，称为随机泵（SP），时间周期状态由系统外部参数的周期性变化来维持。在这两种情况下，电流产生，熵产生。我们将自己限制在离散状态系统中，在这些场景之间建立映射。给定一个NESS的特点是一组特定的平稳概率，电流和熵产生率，我们展示了如何构建一个SP完全相同（时间平均）的值。映射也在相反的方向上起作用。这些结果建立了两个范例之间的等价性，通过显示随机泵能够模仿非平衡稳态的行为，反之亦然。
2015-09-21 cond-mat.stat-mech
Transport fluctuation relations in interacting quantum pumps
对小开放量子系统中非平衡态涨落关系的理解是近年来研究的一个焦点。特别是，对于绝热时间相关驱动的系统，它表明，从静止系统已知的波动关系不再适用，由于泵浦电流响应的几何性质。然而，精确的物理解释的校正泵浦波动关系，以及多体相互作用的作用仍然没有探索。在这里，我们研究量子系统与多体相互作用的慢时间相关的驱动，并表明，波动关系的充电电流一般不能制定不考虑总能量电流投入系统通过泵送过程。此外，我们表明，这种修正由于输入能量是非零的，只有当库仑相互作用存在。因此，涨落响应关系为探索量子系统中的多体关联提供了一个迄今为止尚未发现的机会。我们在单能级量子点模型的具体例子中证明了我们的一般性发现，并提出了一个方案来测量相互作用引起的与稳态情况的差异。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Exchange fluctuation theorems for strongly interacting quantum pumps
针对任意耦合强度的多体量子泵，本文纳入测量反作用的信息贡献推导量子交换涨落定理，得到以条件热态量子互信息表示、比 Clausius 不等式更紧的第二定律界限。
2023-07-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics of hidden pumps
我们发现，一个可逆的泵机制之间的两个状态的动力学网络可以引起这两个状态之间的泊松转换。一个外部观察者，对他们来说泵机制是不可访问的，将观察到一个马尔可夫链满足本地细致平衡与一个新兴的有效力引起的隐藏泵。由于泵的可逆性，实际的熵产生结果是低于粗粒度的熵产生估计的流量和由此产生的马尔可夫链的亲和力。此外，在快速泵浦动力学和慢速网络动力学之间存在大的时间尺度分离的情况下，可以产生具有零耗散的有限电流。我们利用这些一般性的结果，建立一个合成酶的动力学计划，能够可逆地产生高自由能分子在有限的速率和旋转电机实现100\%的效率在有限的速度。
2015-05-05 cond-mat.stat-mech
Integrable many-body quantum Floquet-Thouless pumps
我们构造了一个具有拓扑非平凡手征色散的准粒子激发的相互作用可积Floquet模型。该模型是可积经典元胞自动机的完全量子推广。我们写下并求解了广义量子模型的贝特方程，并表明这些方程具有一种特别简单的形式，可以得到精确的解：本质上，准粒子的行为就像相互作用的硬棒。该模型的广义热力学和流体动力学直接遵循。虽然这个模型是相互作用的，但它异常简单的结构使我们能够构造没有蝴蝶效应的扩散算子;这种构造在其他相互作用的可积系统中似乎是不可能的。这个模型说明了存在一类新的精确可解的，特定于Floquet设置的相互作用的量子系统。
2019-05-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Prethermalization and entanglement dynamics in interacting topological pumps
我们调查的准稳态的形成在一维泵的相互作用费米子在非整数填充分数，在该制度的驱动频率和相互作用强度是小的瞬时单粒子带隙相比，在整个驱动周期。该系统迅速吸收能量的驱动场，并接近准稳态，局部类似于最大熵状态的约束下，在每个系统的单粒子Floquet带的固定粒子数。我们探索这种准稳态的性质，通过一个身体的观测量，包括泵电流和自然轨道职业，以及（多体）纠缠谱和熵。潜在的障碍显着降低了幅度的波动的准稳态电流周围的普遍价值，而准稳态的寿命几乎不受影响的无序强度的单粒子带隙的规模。有趣的是，自然轨道占领和纠缠熵显示模式，标志着周期性的纠缠和解开系统的自由度在每个驱动周期。此外，系统的时间相关纠缠谱中的突出特征揭示了与多粒子相关平衡相关的新的长时间尺度的出现。
2022-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Generalized speed limits for classical stochastic systems and their applications to relaxation, annealing, and pumping processes
本文推广了量子系统中由不同生成元演化的两个态之间距离的速度极限[K。Suzuki和K. Takahashi，Phys.Rev.Res.2，032016（R）（2020）]到由主方程描述的经典随机过程。我们证明了任意演化状态之间的迹距离是有界的从上面使用的几何度量。几何约束减少到Fisher信息度量之间的时间演化状态和初始状态的距离。我们比较了在松弛和退火过程中的约束与已知的非平衡热力学系统的不同类型的约束。对于退火和抽运过程等动力学过程，时间演化态和瞬时定态之间的距离是一个合适的选择，定态的Fisher信息度量表示其上界.度规与从定态的时间依赖性定义的反绝热项有关。
2023-03-29 cond-mat.stat-mech
Singular optimal driving cycles of stochastic pumps
优化过程的研究在热力学领域有着悠久的历史。众所周知，使耗散最小化的有限时间过程常常表现出不连续性。我们使用的数值和分析方法相结合，研究驱动周期，最大限度地提高输出在一个简单的模型的随机泵：一个系统驱动的外部参数的周期性变化的平衡。我们发现，这个最佳的解决方案是奇异的，与一个无限的参数集之间的切换率。这种奇异的解决方案在热力学过程中的外观是令人惊讶的，但我们认为，这样的解决方案预计是相当常见的模型，其动态表现出指数松弛，只要驱动期间是不是外部固定的，并允许任意短。我们的研究结果对以循环方式驱动的人造分子马达具有启示意义。
2022-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
General no-go condition for stochastic pumping
化学动力学的控制需要了解化学机械分子构型状态之间的时间依赖性跃迁速率的影响。泵浦是指通过连续状态的循环生成净电流，例如，在时间依赖性中的每个周期。人工机器或合成分子马达的工作依赖于它。在本文中，我们给出了简短而简单的证明不去定理，其中一些出现之前，但在这里与非马尔可夫动力学，包括扩散极限的研究的必要扩展。它允许排除化学发动机工作中的某些协议，其中只有能量阱的深度随时间变化，而不是状态对之间的势垒高度。我们还展示了当这种时间依赖性打开时，预先存在的稳态电流通常如何用乘法因子进行修改。
2010-06-01 cond-mat.stat-mech
Very large stochastic resonance gains in finite sets of interacting identical subsystems driven by subthreshold rectangular pulses
研究了由有限个相互作用的子单元组成的复杂噪声系统中的非线性随机共振现象。我们发现，非常大的SR增益获得亚阈值驱动力的频率远大于在简单的一维系统中观察到的值。这些影响是用简单的考虑来解释的。
2007-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic energetics of a Brownian motor and refrigerator driven by non-uniform temperature
通过对朗之万惯性方程的数值模拟，研究了由位置相关温度驱动的布朗型热机和热泵（称为Büttiker-Landauer热机和热泵）的热力学.我们确定的最佳性能的热机和热泵的参数值。我们的研究结果定性地不同于基于过阻尼模型的方法。在有限时间条件下考察了热机和热泵在线性响应区的行为，发现其效率低于相同条件下工作的内可逆热机的效率。最后，我们研究了不同的电位和温度分布的作用，以提高系统的效率。我们的模拟结果表明，优化的潜力和温度分布只会导致系统性能的边际增强，由于通过布朗粒子的动能的大熵产生。
2014-06-02 cond-mat.stat-mech
White noise flashing Brownian pump
研究了由随机闪烁棘轮机制驱动的粒子布朗泵。泵送装置嵌入在有限区域中，并由颗粒储存器限定。在稳定状态下，我们精确地计算了空间密度分布，两个水库之间的浓度比和粒子通量。一个简单的数值方案，允许所有这些可观察到的量的一致评价。
2007-09-06 cond-mat.stat-mech
On the effect of heterogeneity in stochastic interacting-particle systems
我们研究由异质单元组成的随机粒子系统。我们介绍了一个一般的框架，适合分析研究这种系统，并将其应用到两个特定的模型，在经济和流行病学的利益。我们表明，粒子的异质性可以增强或减少集体波动取决于系统，它是可能的，以推断的程度和形式的异质性分布在系统中，通过测量只有全球变量和它们的波动。
2013-02-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic model for the dynamics of interacting Brownian particles
利用介观非平衡态热力学方法，构造了相互作用布朗粒子系统的单粒子和双粒子Fokker-Planck方程。利用这些方程，我们导出了相应的平衡方程。我们得到的热通量和压力张量，使一个描述的动能和势能交换的粒子与热浴的表达式。通过动量平衡，我们分析特别是扩散制度，以获得集体扩散系数的流体动力学和有效力作用在布朗粒子。
2001-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Thermodynamics of Micromagnetics with Spin Torque
本文将随机 Landau-Lifshitz 方程推广至含自旋流力矩情形，建立功、热与熵泵浦的随机热力学，证明第二定律并导出泵浦熵与总功的涨落定理。
2024-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Transitions in Brownian Pumps
我们研究了两个水库之间的随机粒子输运沿一个通道，其中的粒子被泵对偏置的行波潜力。它表明，周期平均密度或电流的相变发生在通道内的粒子之间的排斥相互作用时，考虑。这些转变反映了那些已知的不对称简单排斥过程（ASEP）。我们认为，它们的发生是一个通用的功能布朗电机在开放系统中运行。
2014-02-02 cond-mat.stat-mech
Current and fluctuation in a two-state stochastic system under non-adiabatic periodic perturbation
计算了两态随机系统在周期扰动下的电流及其涨落。该系统可以解释为细胞表面的通道或单个Michaelis-Menten催化酶。结果表明，周期性扰动会产生所谓的泵浦电流，并借助于几何相位解释计算了泵浦电流及其涨落。我们给出了一个简单的计算配方的统计电流，特别是在非绝热的情况下。计算方案是基于非绝热几何相位解释。利用Floquet理论计算了总电流及其涨落，发现电流的平均值具有类似随机共振的行为。相比之下，电流的波动不显示这种行为。
2008-10-23 cond-mat.stat-mech
On the principle of minimum growth rate in multiplicatively interacting stochastic processes
利用矩不等式方法导出了乘法相互作用随机过程（MISPs）的最小增长率原理。当概率分布函数尾部的幂律指数值存在于范围$0 < s \le 1$内时，一阶矩发散，系统增长率的等式失效。从不等式的估计出发，我们新发现了一个条件不等式，它决定了增长率，进而决定了$0 < s \le 1$中的指数。
2006-08-08 cond-mat.stat-mech
Signal amplification in a nanomechanical Duffing resonator via stochastic resonance
实验研究了非线性纳米机械谐振器中的随机共振现象。该器件由一个PdAu双钳位梁作为一个纳米机械谐振器激励的相邻的栅电极的电容和它的振动进行光学检测。在两个亚稳态之间的跃迁速率相等的点附近，通过强泵浦将谐振腔调谐到其双稳区。泵是幅度调制的，诱导状态之间的激活势垒的调制。当噪声被添加到激励时，谐振器的位移表现出噪声相关的放大。我们测量了谐振器的时域和频域响应，频谱放大率和跳跃时间的统计分布。
2006-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Effects of Randomness on Power Law Tails in Multiplicatively Interacting Stochastic Processes
从理论上研究了多重相互作用随机过程中随机性对非整数幂律尾的影响。一般来说，随机性会导致尾指数和过程增长率的下降。显式计算进行了两个例子：均匀分布和两个峰值系统。当裸生长速率低且耦合弱时，表现出显著的影响。需要强调的是，即使是增长率的标志也可以从正增长变为负增长。
2003-12-15 cond-mat.stat-mech q-fin.ST
Field theories and exact stochastic equations for interacting particle systems
我们提出了一种新的方法来研究具有反应和扩散的相互作用粒子的动力学。从底层的离散随机跳跃过程，我们推导出一个一般的场论描述的密度场的动态，我们涉及到一个精确的随机方程的密度场。我们展示了我们的场论如何映射到原来的土井Peliti形式主义，使我们能够进一步澄清的问题，出现在反应/扩散过程的背景下的“想象”朗之万噪声。我们的程序适用于广泛的一类问题，并与最近开发的大偏差功能技术来描述波动的非平衡系统的流体动力学极限。
2006-02-13 cond-mat.stat-mech
A stochastic model of long-range interacting particles
我们介绍了一个模型的远程相互作用粒子的随机蒙特卡罗动力学下，在其中可能的增加或减少的动态变量的值被接受与预先分配的概率。对于对称增量，系统在长时间内稳定到吉布斯平衡态，而对于非对称更新，稳定态是不平衡的。对于热力学极限下的Fokker-Planck动力学，我们精确计算了非平衡稳态下的相空间分布，发现它在平衡极限下有一个非平凡的形式，可以约化为我们熟悉的Gibbsian测度.
2013-11-08 cond-mat.stat-mech
Dynamics of interacting particle systems: stochastic process and field theory
我们提出了一种相互作用粒子系统的动力学方法，它允许从纯粹的随机考虑导出路径积分公式。我们表明，由此产生的场论是一个双重版本的土井和Peliti的标准理论。这既澄清了两种方法之间Cole-Hopf映射的起源，也澄清了反应扩散系统的有效Langevin方程中虚噪声的存在.我们的方法的优点是，它直接集中在密度场。我们展示了一些应用，特别是在零程过程，流体动力学极限和大偏差功能。
2007-09-10 cond-mat.stat-mech
Dynamical density functional theory for interacting Brownian particles: stochastic or deterministic?
我们的目的是澄清文献中的混乱，是否或不动态密度泛函理论的一个经典的布朗流体的单体密度应该包含一个随机噪声项。我们指出，一个随机的，以及一个确定性的运动方程的密度分布可以证明，这取决于如何定义的流体单体密度-即，它是否是一个合奏平均密度分布或空间和/或时间粗粒度的密度分布。
2004-05-26 cond-mat.stat-mech
Universal long-time behavior of stochastically driven interacting quantum systems
非平衡态物理学中最重要的概念之一是弛豫。在经典临界点附近，弛豫时间可以发散，并导致弛豫动力学的普适幂律; Hohenberg和Halperin已经阐明了动态普适类的新兴分类。本文系统地研究了随机驱动相互作用量子系统中的长时间弛豫动力学。我们发现，即使随机力将不可避免地驱动系统进入一个无特征的无限温度状态，接近稳定状态的方式可以是高度非平凡的，并表现出丰富的普遍动力学行为之间的相互作用所确定的随机驱动和量子多体效应。我们调查的动力学普适类，包括不同类型的扰动。本文还研究了局部无界Hilbert空间中哈密顿量的加热动力学。
2016-11-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Ornstein-Uhlenbeck limit for the velocity process of an $N$-particle system interacting stochastically
研究了具有随机相互作用的$N$ -粒子系统.相互作用由布朗噪声项驱动，并施加总能量守恒。在速度空间中，系统的演化是在$(3N-1)$维球体上的扩散，球体的半径由总能量固定。在$N\rightarrow\infty$极限，有限数量的速度分量独立地发展，并根据一个Ornstein-Uhlenbeck过程。
2013-08-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
