Fluctuation Theorems Containing Information for Autonomous Maxwell's Demon-assisted Machines
在这篇文章中，我们介绍了两种包含信息的涨落定理（FT）的自治麦克斯韦的恶魔辅助机。利用Jensen不等式，我们得到了机器整个过程的第二定律的Landauer原理公式。最后，我们利用我们的结果来分析一个新的信息设备。\pacs{05.70.Ln, 05.40.-a, 89.70.Cf}
2017-05-10 cond-mat.stat-mech
Information flows in macroscopic Maxwell's demons
最近提出了一种基于CMOS的自治麦克斯韦恶魔的实现（Phys. Rev. Lett. 129，120602），以证明麦克斯韦恶魔仍然可以在宏观尺度上工作，只要它的电源被适当地缩放。在这里，我们首先提供了一个完整的分析表征的非自治版本的模型。然后，我们研究系统恶魔的信息流在一般的自治二分设置显示宏观限制。通过这样做，我们可以研究由恶魔执行的测量和反馈过程的热力学效率。我们发现，信息流是一个密集的数量，因此，任何麦克斯韦的恶魔是必然会停止工作以上的有限规模，如果所有参数，但规模是固定的。然而，这可以通过适当地缩放热力学力来防止。这些一般结果适用于自主CMOS为基础的恶魔。
2022-12-23 cond-mat.stat-mech
Unified Jarzynski and Sagawa-Ueda relations for Maxwell's demon
利用牛顿力学，我们构造了一个麦克斯韦恶魔的一般模型，在这个系统中，引擎和存储器仅通过信息交换相互作用。我们证明了Jarzynski关系和两个Sagawa-Ueda关系同时成立，并论证了它们是唯一的具有自然分解性质的三元组。这种唯一性为互信息是关键量的论断提供了有力的支持。
2013-08-17 cond-mat.stat-mech
Computational Implementation of Maxwell's Knudsen-Gas Demon and Its Extension to a Two-Dimensional Soft-Disk Fluid
Puru Gujrati的一个有趣的预印本，“Maxwell's Demon Must Remain Subservient to Clausius' Statement”[热力学第二定律]，追溯了Maxwell's Demon的发展和应用。他以热力学的理由反对魔鬼。Gujrati在他对恶魔的批评中引入并使用了他自己版本的广义热力学。他的论文的复杂性和缺乏任何伴随的数值工作激起了我们的好奇心。互联网提供了超过200万的“点击”关于“麦克斯韦的恶魔”的主题。还有数百个恶魔的图像，叠加在气体或液体的容器上。然而，并没有那么多沿着模拟恶魔的过程。因此，我们认为编写和执行相对简单的FORTRAN程序是有用的，这些程序旨在实现麦克斯韦的低密度模型，并开发出全局Nosé-Hoover或局部纯牛顿热控制的替代品。这些模拟说明了与所有三种类型的恶魔相关的熵减少。
2022-01-10 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and efficiency of an autonomous on-chip Maxwell's demon
在1870年的一封著名的信中，麦克斯韦描述了焦耳定律是如何被“仅仅是一个引导剂的智能行为”所破坏的，后来开尔文勋爵将其称为麦克斯韦的恶魔。在这封信中，我们研究热力学的信息使用实验可行的麦克斯韦的恶魔设置基于一个单电子晶体管电容耦合到一个单一的电子盒，在那里系统和恶魔可以清楚地识别。这种设计的片上Demon测量并执行系统反馈，可以观察到冷却，其效率可以调整。我们提出了一个详细的分析系统和恶魔，包括热力学第二定律的裸和粗粒度的熵产生和信息流，以及信息生产和利用的效率。我们的研究结果表明，信息热力学可以用来提高现代纳米器件的功能。
2015-12-26 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of a physical model implementing a Maxwell demon
我们提出了一个物理实现的麦克斯韦恶魔，它由一个传统的单电子晶体管（SET）电容耦合到另一个量子点检测其状态。总之，该系统是描述随机热力学。我们确定的制度，其中的能量的SET不受影响的检测，但其粗粒度的熵产生显示包含一个新的贡献相比，孤立的SET。这种额外的贡献可以被识别为信息流所产生的“麦克斯韦恶魔”的反馈在理想化的限制。
2013-01-30 cond-mat.stat-mech
Work extraction, information-content and the Landauer bound in the continuous Maxwell Demon
在最近的一篇论文中，我们介绍了一个连续版本的麦克斯韦恶魔（CMD），是能够提取大量的工作，每个周期的系统状态的重复测量。在这里，我们强调它的主要特点，如在平均提取工作中所发挥的作用的Landauer限制，连续字符的测量过程和我们的连续麦克斯韦恶魔和自治麦克斯韦恶魔之间的差异。我们证明了朗道不等式的逆转依赖于工作提取物质的结晶和机械稳定性。我们还强调的鲁棒性的香农定义的信息内容的存储序列中的限制，其中工作提取是最大的，并推动了大的信息内容的罕见事件。
2020-05-25 cond-mat.stat-mech
Operational derivation of Maxwell-Boltzmann distribution with Maxwell's demon model
麦克斯韦恶魔悖论的解决通过信息擦除原理将热力学与信息论联系起来。通过考虑一个被赋予由存储磁带和处理器组成的图灵机的恶魔，我们试图探索与统计力学基础的联系，并以“操作”的方式得出结果。在这里，我们提出了一个推导的玻尔兹曼分布平衡作为一个例子，没有假设的最大熵的原则。此外，由于该模型可以适用于非平衡过程，在原则上，我们证明了耗散涨落关系，以显示在这个方向上的可能性。
2015-11-26 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
An autonomous out of equilibrium Maxwell's demon for controlling the energy fluxes produced by thermal fluctuations
利用一个自治的非平衡麦克斯韦妖来反转两个不同温度的、由电热噪声耦合的电路之间的热通量的自然方向。恶魔不处理任何信息，但它通过使用与系统的两个水库的频率相关耦合来实现其目标。恶魔和系统之间没有能量通量，但总熵产生（系统+恶魔）是正的。恶魔可以由热电偶供电。该系统和恶魔是由类似于两个耦合的布朗粒子和布朗回转器的方程。因此，我们的研究结果铺平了道路的应用自主出平衡麦克斯韦恶魔耦合纳米系统在不同的温度。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech
Equation of state in a small system: Violation of an assumption of Maxwell's demon
研究了含有少量粒子的理想气体的状态方程。由此产生的方程被发现不同于传统的热力学，这是惊人的说明时，考虑到传统的热力学问题麦克斯韦的恶魔。我们澄清了小系统中产生的热力学的这种不同特征的机制。
2007-10-26 cond-mat.stat-mech
Maxwell's Demon and its Fallacies Demystified
一个由麦克斯韦引入的恶魔，奇迹般地创造了热不平衡并违反了热力学第二定律，150多年来一直是最有趣和最难以捉摸的一厢情愿的概念之一。麦克斯韦和他的追随者专注于“毫不费力地门控”一次一个分子，但忽略了其他混乱分子的同时干扰，而恶魔驱魔师则试图通过测量和门操作的工作，以及信息存储和熵产生的记忆擦除来证明不可能的过程。虚幻和持久的麦克斯韦恶魔谬论的倡导者，以及它的驱魔师，是仔细审查和解决这里。基于整体的，现象学的推理，在这里推导出麦克斯韦的恶魔操作，对自然力和没有适当的工作努力，以抑制干扰的竞争热粒子，而一个是选择性门控，是不可能在任何规模，因为它将是对物理学的混乱的热运动，后者没有一致的分子方向偏好的选择性定时是可能的。麦克斯韦的恶魔会有奇迹般的有用效果，但也会有一些灾难性的后果。
2020-04-01 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.hist-ph
Information Thermodynamics: Maxwell's Demon in Nonequilibrium Dynamics
我们回顾了信息热力学理论，该理论将测量和反馈的影响纳入小系统的非平衡态热力学，并讨论了热力学第二定律在这种情况下应如何扩展。我们解决的问题，可以从系统中提取的反馈控制器（麦克斯韦恶魔）的存在下，最大的工作，并提供了一些说明性的例子。我们还回顾了最近的一个实验，实现了一个麦克斯韦妖的基础上反馈控制棘轮。
2012-02-04 cond-mat.stat-mech
A Maxwell demon model connecting information and thermodynamics
在过去的十年中，已经提出了几个理论上的麦克斯韦恶魔模型，表现出诸如制冷、以信息为代价做功等效应，并且已经进行了一些实验来实现这些效应。在这里，我们提出了一个模型与两个级别的恶魔，信息表示的一个序列的位，和两个热源。恶魔与哪个水库互动取决于钻头。如果信息是纯的，一个存储器将被冷冻，另一方面，如果温差大，信息可以被擦除。这样一个系统的真正的例子进行了讨论。
2016-01-06 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics for "Maxwell demon" feedbacks
我们提出了一种方法，将一类特定的反馈过程的影响随机热力学。这些“麦克斯韦恶魔”反馈不影响系统能量学，而只影响系统状态之间的能量势垒（以取决于系统状态的方式）。因此，它们具有纯粹的信息性质。我们表明，由此产生的形式主义可以应用于研究的反馈过程中作用于电子转移通过结的热力学效应。
2012-07-09 cond-mat.stat-mech
Maxwell's Demon, Szilard Engine and Landauer Principle
热力学第二定律本质上是概率性的。它的公式要求系统的状态由概率分布描述。因此，一个自然的问题就产生了，关于系统状态的先验知识是否会影响第二定律。这个问题已经酝酿了一个多世纪，它的创始人是C。麦克斯韦通过他著名的思想实验得出了麦克斯韦恶魔的概念。在这个方向上的下一个重要步骤是由L。他演示了一个包含麦克斯韦恶魔的信息引擎的理论模型。导致信息论和热力学之间相互联系的最后一步是通过Landauer的信息擦除原理，该原理确立了信息是物理的事实。在这里，我们将提出一个概述这三个主要工作奠定了基础的信息热力学。
2019-04-10 cond-mat.stat-mech
Multipartite information flow for multiple Maxwell demons
热力学第二定律规定了物理系统之间可以交换的能量和信息量的基本限制。在这项工作中，我们扩展了热力学形式主义，描述这种流动的能量和信息开发的一对二分系统，许多多部系统。我们确定了一个自然的热力学量，描述了这些系统之间交换的信息。然后，我们介绍并讨论一个改进的版本。我们的结果说明了两个，竞争麦克斯韦恶魔的模型。
2015-01-22 cond-mat.stat-mech
Information driven current in a quantum Maxwell demon
我们描述了一个服从哈密顿动力学的量子麦克斯韦妖的极小模型。对模型进行了精确求解，并分析了其稳态行为。我们发现，写入信息的量子存储器诱导概率电流通过恶魔，这是经典麦克斯韦恶魔的行动的量子模拟。我们的模型为研究量子信息处理的热力学提供了一个简单的教学范例。
2013-12-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
A friendly guide to exorcising Maxwell's demon
本文以教程形式全面概述了麦克斯韦妖的诞生、影响及其被驱除的历史，探讨了其在热力学、信息论与量子力学等跨学科领域的持久启发意义。
2025-08-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell demons in phase space
虽然没有一个完整的“证明”的热力学第二定律的基础上微观动力学，两个性质的哈密顿系统已被用来证明不可能的工作提取从一个单一的热库：刘维定理和绝热不变性的体积封闭的能量壳。在本文中，我们分析了这两个性质的Szilard引擎和其他系统有关的麦克斯韦妖。特别是，我们记得，封闭的体积不再是一个绝热不变的非遍历系统，并探讨这对第二定律的后果。
2015-04-21 cond-mat.stat-mech
Role of measurement-feedback separation in autonomous Maxwell's demons
我们引入一种自主的信息热机（即，没有任何依赖于时间的参数），但是具有分离的测量和反馈过程。这个模型作为一个桥梁之间的其他类型的信息热机的灵感来自麦克斯韦的恶魔;从原来的Szilard引擎类型的系统，以自主恶魔设置。通过分析我们的模型的基础上介绍了在我们以前的文件[N。Shiraishi和T. Sagawa，Phys. Rev. E { \bf 91}，012130（2015）.]，阐明了测量与反馈分离在积分涨落定理中的作用。
2015-03-07 cond-mat.stat-mech
Sand as Maxwell's demon
我们考虑盒子内的颗粒状物质的稀释气体，通过摇动保持在静止状态。一堵墙将盒子分成两个相同的隔间，除了在某个有限高度$h$上的一个小孔。当气体冷却时，发生二级相变，其中颗粒优先占据盒子的一侧。我们开发了一个定量的理论，这种聚类现象，并找到良好的协议与数值模拟。
1999-06-17 cond-mat.stat-mech
Maxwell's Conjecture of the Demon creating a Temperature Difference is False
我们认为，麦克斯韦的恶魔是无法创造一个非零的温差。因此，它不会破坏平衡，第二定律永远不会受到威胁，这与麦克斯韦的主张相反，并被许多人接受。因此，值得注意的是，尽管如此，恶魔悖论一直是新思想的宝贵来源。我们使用两个独立的参数，一个使用经典的平衡态热力学扩展布里渊的方法，和其他一个使用平衡统计力学和中心极限定理。
2022-05-06 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Maxwell's demon in the quantum-Zeno regime and beyond
麦克斯韦妖的长期范式直到今天仍然是一个经常被研究的问题，它仍然为基本物理问题提供了有趣的见解。考虑一个单电子晶体管，我们实现了麦克斯韦妖的分段常数反馈协议，我们调查的麦克斯韦妖的量子意义。为此，我们利用一个动态粗粒化的方法，它提供了一个方便和准确的描述系统动态，即使是高测量速率。在这样做的过程中，我们能够调查麦克斯韦恶魔在量子芝诺政权导致运输封锁。我们认为，有一个测量速率提供最佳性能。此外，我们发现，除了建立一个化学梯度，也可以有一个制度，在考虑中的系统提供能量的恶魔由于量子测量。
2017-10-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
A chemical reaction network implementation of a Maxwell demon
研究了一种基于化学反应网络的自主麦克斯韦妖模型，通过整流化学热涨落工作，发现受非平衡响应界限影响，其在宏观极限下无法产生有限输出，并从二部视角分析了其信息热力学。
2023-11-28 cond-mat.stat-mech
Characterizing autonomous Maxwell demons
我们区分传统的实现自主麦克斯韦恶魔相关的线性设备，最近提出的，不依赖于测量和反馈控制的概念。在这两种情况下，电流似乎与其自发方向相反地流动（例如，通过热或电梯度）而无需外部能量摄入。然而，在后一种情况下，这种电流反转可能仅是明显的。即使在系统和它的水库之间交换的电流是反向的（通过在系统和恶魔之间创建额外的独立电流），这也不足以得出通过系统的原始电流已经反向的结论。我们表明，这种区别可以通过测量系统水库电流的波动来揭示。
2021-03-15 cond-mat.stat-mech
Experimental study of mutual information in a Maxwell Demon
我们验证实验的波动关系称为广义Jarzynski等式（GJE）管理的反馈控制系统中的工作分布。反馈控制是在一个单一的电子箱类似于原来的Szilard发动机。在GJE中，互信息与热力学功同等对待。我们的结果阐明了互信息在不可逆过程热力学中的作用。
2014-05-06 cond-mat.stat-mech
Optimal Finite-time Maxwell's Demons in Langevin Systems
基于最优传输理论，本研究确定了Langevin系统有限时间信息交换中实现最小熵产生的最优协议，推导了高斯过程的简洁表达式，并展示了有限时间最优Maxwell妖模型，为超越准静态极限的热力学最优控制提供了通用策略。
2024-10-15 cond-mat.stat-mech
Large work extraction and the Landauer limit in a continuous Maxwell demon
熵和信息之间的关系可以追溯到经典的麦克斯韦恶魔（MD）悖论，一个由J。麦克斯韦违反热力学第二定律。经典MD的一个变体是L. Szilard于1926年在其中恶魔观察，在给定的时间，由一个单一的分子在容器中所占的隔间，并通过操作滑轮装置提取工作。在这里，我们介绍了连续麦克斯韦恶魔（CMD），一个设备能够提取任意大量的工作，每个周期通过重复测量系统的状态，并在实验上测试它在单个DNA发夹拉实验。在CMD中，恶魔通过以等间隔的时间间隔观察DNA发夹的状态（折叠或展开）来监测DNA发夹的状态，但提取仅在分子改变状态时才起作用。我们证明，平均最大的工作，每个周期，可以提取的CMD是有限的存储序列的信息内容，符合第二定律。工作提取效率被认为是最大的大信息内容的限制，工作提取是由罕见的事件。
2020-05-25 cond-mat.stat-mech
Maxwell's demons with finite size and response time
几乎所有关于麦克斯韦恶魔的理论分析都集中在其能量和熵的运行成本上。在这里，我们关注它的运行速度。在我们的模型中，恶魔的速率限制源于其有限的响应时间和门面积。我们确定了质量和能量转移的速率极限，以及四个这样的恶魔的熵减少：根据（1）方向，（2）能量，（3）数量和（4）熵选择粒子的恶魔。最后，我们确定了最佳的门的大小与小，有限的响应时间的恶魔，并比较我们的预测与分子动力学模拟与理想和非理想气体。最后，我们研究了恶魔在试图仅移动能量和粒子之一时能够沿选定方向移动能量和粒子的条件。
2019-07-10 cond-mat.stat-mech
Generalized Continuous Maxwell Demons
我们介绍了一个家庭的广义连续麦克斯韦恶魔（GCMD）操作的理想化的单比特平衡设备，结合单测量Szilard和重复测量的连续麦克斯韦恶魔协议。我们推导出提取的工作，信息内容和时间的周期分布，并计算不同模型的功率和信息工作效率的波动。我们表明，在最大功率的效率是最大的机会主义协议的连续型的稀有事件占主导地位的动态制度。我们还将分析扩展到有限时间的工作提取协议，将它们映射到一个三态GCMD。我们发现，在这个模型中的动态有限时间的相关性增加了信息到工作的转换效率，强调了时间相关性在优化信息到能量转换的作用。分析了有限时间功提取和恶魔记忆复位的影响。我们的结论是，GCMD模型在性能上比单一测量Szilard更有效，并且更适合于描述信息冗余世界中的生物过程。
2023-02-02 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
A Live Maxwell's Demon
麦克斯韦恶魔思想实验的第一个直接实验复制概述。该实验通过对标准飞行时间（TOF）小角中子散射（SANS）程序的结果进行新的解释来确定样品中粒子的速度/动能分布。有机玻璃在293 K下经受82.2 K下的中子。关键的结果是TOF速度分布曲线，它是293 K下有机玻璃核速度分布的直接空间和时间相关的显微探针。有了这条曲线，我们可以通过选择已知动能的中子来复制恶魔的方法。举一个例子：即，从293 K源产生两个库--热库和冷库，而不干扰其原始的293 K能量分布。
2019-06-03 cond-mat.stat-mech
The remote Maxwell demon as energy down-converter
它表明，麦克斯韦的恶魔可以被用来允许一台机器提取能量从热浴通过使用的信息，是由恶魔在一个远程位置处理。本文提出的模型有效地用信息传输代替了能量传输。为此，我们使用了一个反馈协议，使净增益刺激发射在选定的波动周围热平衡。我们估计了下转换率和从热浴中提取能量的效率。
2014-08-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Will a Large Complex System be a Maxwell Demon?
Yale University（耶鲁大学）
研究探讨了复杂系统中Maxwell恶魔行为的出现概率，发现其随自由度增加而指数下降，暗示大型复杂恶魔的产生需通过选择过程。
2026-03-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Maxwell's demon, rectifiers, and the second law: Computer simulation of Smoluchowski's trapdoor
我们数值模拟了一个自动化版本的麦克斯韦的恶魔的灵感来自Smoluchowski的想法，1912年。两个等体积的气室通过一个由活板门覆盖的开口连接。活板门可以向左打开，但不能向右打开，目的是纠正两个腔室之间自然发生的密度波动。我们的研究结果证实，虽然活板门的行为作为一个整流器时，大的密度差异施加的外部手段，它不能提取有用的工作时，离开自己的分子的热运动。
2004-02-26 cond-mat.stat-mech
Quantum Maxwell's Demon Assisted by Non-Markovian Effects
麦克斯韦的恶魔是信息控制的典型例子，这是设计量子器件所必需的。在热力学中，恶魔是一种智能生物，它利用信息的熵性质来对水库之间的激发进行分类，从而降低总熵。到目前为止，麦克斯韦恶魔的实现主要限于马尔可夫浴。在我们的工作中，我们研究了在何种程度上这样的恶魔可以通过使用超导电路平台的非马尔可夫效应的帮助。设置是两个浴连接由恶魔控制的quutrit接口，允许传输的激发只有当两个浴的整体熵降低。最大的熵减少是在非马尔可夫状态下实现的，重要的是，由于非马尔可夫效应，恶魔的性能可以通过适当的时机来优化。我们的结果表明，非马尔可夫效应可以用来提高量子麦克斯韦恶魔的信息传输速率。
2022-05-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Consensus Dynamics by Entangling Maxwell Demon
我们引入了一个Maxwell妖，它可以产生多体纠缠，对抗比特翻转噪声，这使我们能够获得量子优势。采用用于观点动力学接近共识的投票者模型的协议，恶魔随机选择一个量子比特对，并进行量子反馈控制，连续重复。我们推导出的熵减少和工作提取率的恶魔的操作，这是由恶魔获得的量子经典互信息和反馈控制的绝对不可逆性之间的竞争的上限。我们发现的上界对应于一类麦克斯韦恶魔下的热力学第二定律的重新制定，产生多体纠缠的工作物质。
2021-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hunting for Maxwell's Demon in the Wild
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Yale University（耶鲁大学）；MKS Instruments, Inc.（MKS仪器公司）
研究通过统计估计器检测分子马达作为麦克斯韦妖的行为，揭示其在非平衡噪声下的运作机制及进化意义。
2026-05-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Jarzynski Equality with Maxwell's Demon
本文提出了一个新的热力学等式和几个关于含麦克斯韦妖等温过程功与信息关系的不等式。我们的方法是基于制定一个la Jarzynski的热力学引擎和量子信息理论表征的恶魔。每个不等式的下限，这是由恶魔的信息增益和恶魔的测量精度表示，给出了最小的工作，可以在一个单一的热浴在等温过程中进行。这些结果是独立的恶魔的状态，无论是在热力学平衡或不。
2007-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's Demon at work: Two types of Bose condensate fluctuations in power-law traps
在讨论了Maxwell恶魔系综的基本思想后，我们利用这个思想计算了具有幂律单粒子能谱的势阱中理想玻色气体凝聚体的涨落。必须区分两种本质上不同的情况。如果热容在大N极限下的凝结点处保持连续，则凝结粒子数的波动随温度线性地消失，与陷阱特性无关。如果热容量变得不连续，波动随温度代数地消失，指数由陷阱确定。我们的研究结果是基于一个积分表示，产生的解决方案的正则和微正则波动问题的奇异透明的方式。
1997-11-17 cond-mat.stat-mech
Maxwell's Demon Based on a Single Qubit
我们提出并分析了基于单个量子比特的麦克斯韦妖，避免了能级交叉。它的操作周期包括绝热驱动到最小能量分离点，测量量子比特状态和条件反馈。我们表明，从浴中提取的热量在温度$T$可以理想地接近Landauer极限的$k_BT\ln 2$每个周期，即使在量子制度。实际的demon效率受到Landau-Zener跃迁和与浴耦合的相互作用的限制。我们认为，使用一个标准的超导量子比特的恶魔的实验演示是完全可行的。
2015-11-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics of bipartite systems: transfer entropy inequalities and a Maxwell's demon interpretation
本文从随机热力学的角度研究了二部系统上马氏过程的平稳态。一个子系统用于从热浴中提取功，同时受到第二个子系统的影响。我们表明，后者允许一个透明的和一致的解释麦克斯韦的恶魔。此外，我们得到了一个积分涨落定理涉及转移熵从一个子系统到另一个。比较三个不同的不等式，我们发现，第一个子系统的熵减少提供了一个更严格的约束的提取工作的速率比从这个子系统的恶魔和通过恶魔的动力学耗散的热量的转移熵的速率。后两个速率不能通过如四状态系统的说明性示例所示的不等式来排序。
2014-02-03 cond-mat.stat-mech
A neural-network Maxwell's demon learns cold damping for work extraction
Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室分子发现中心）；CNRS , ENS de Lyon , Laboratoire de Physique（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学院，物理实验室）
研究训练神经网络麦克斯韦妖从欠阻尼微机械悬臂模型提取功，以悬臂和陷阱位置为输入时改进了现有协议，以振荡器速度为输入时发现新策略，提取更多功，还揭示了其背后冷阻尼的物理机制。
2026-07-09 cond-mat.stat-mech
Energy Requirement of Control: Comments on Szilard's Engine and Maxwell's Demon
在西拉德发动机和麦克斯韦妖的数学物理分析中，一个普遍的假设（显式或隐式）是可以忽略在西拉德发动机中重新定位活塞和在麦克斯韦妖中驱动活板门所需的能量。如果这个基本假设是错误的，那么大量文献中关于热力学第二定律和朗道擦除定理的结论也是不正确的。我们对西拉德发动机和麦克斯韦恶魔中各种控制类型的基本信息物理方面的分析表明，由于必要的信息产生而产生的熵产生比西拉德发动机能够产生的能量大得多的能量耗散，即使忽略其余这些恶魔中的所有耗散源（由于测量、决策、记忆等）。
2012-05-24 cond-mat.stat-mech physics.gen-ph
Modeling Maxwell's demon with a microcanonical Szilard engine
根据Marveland和Parrondo最近的工作[PRL，104，245704（2010）]，我们构建了一个经典的哈密顿系统，当初始条件被微正则采样时，其能量在外部参数的绝热循环期间减少。将我们的系统与测量其能量的设备相结合，我们提出了一个循环过程，在此过程中，能量从热浴中提取并转换为功，这显然违反了热力学第二定律。通过推导一个操作周期内传递的平均功与测量系统能量时获得的平均信息之间的显式关系，可以解决这个悖论。
2011-05-09 cond-mat.stat-mech
An autonomous and reversible Maxwell's demon
基于Mandal和Jarzynski [Proc. Natl. Acad. Sci.联合S.一、{ \bf 109}，（2012）11641]，我们提出了一个简单版本的自主可逆麦克斯韦妖。通过改变由一系列比特组成的磁带通过恶魔的熵，恶魔可以使用与热浴的耦合来提升质量。我们的模型通过允许磁带在两个方向上移动而变得可逆。在这个热力学相容模型中，总熵产生由三项组成，其中一项恢复了MJ研究的不可逆极限。我们的恶魔允许一种解释，在一种酶的运输和转化分子之间的隔间。此外，真正的平衡和相应的Onsager系数的线性响应制度是很好的定义。计算效率和最大功率时的效率。在线性响应，后者被证明是有界的1/2，如果恶魔作为一台机器和1/3，如果它是作为一个橡皮擦操作。
2013-02-13 cond-mat.stat-mech
Maxwell's demon and the management of ignorance in stochastic thermodynamics
自从麦克斯韦挑战热力学第二定律的有效性，想象一种微小的生物可以以这样一种方式对气体分子进行分类，从而在不施加任何功的情况下减少熵以来，已经过去了近150年。人们主要是通过思想实验来讨论这个恶魔的，但正如麦克斯韦所想象的那样，最近已经有可能对纳米级系统进行控制，第二定律的地位也变得更加实际，这就提出了一个问题，即测量如何以一种可以利用的方式管理我们的无知。随机热力学的框架扩展了宏观概念，如热，功，熵和不可逆性到小系统，并允许我们探索的问题。一些反对成功的恶魔的论点意味着第二定律可以无限期地暂停，直到我们为了消除他的操作记录而消耗能量。相比之下，在随机热力学下，恶魔失败了，因为平均而言，在进行测量时提前执行的工作比通过利用结果提取的工作要多。这就要求我们排除系统和一个恶魔，在什么可能被称为自我排序动力学的发展，我们反映了控制的约束，这意味着，同时仍然在热力学框架内工作。
2015-12-13 cond-mat.stat-mech
Reliability of fluctuation-induced transport in a Maxwell-demon-type engine
研究了同时与两个热浴接触的过阻尼布朗粒子的输运性质。第一浴由温度$T_A$下的加性热噪声建模。第二浴与温度$T_B$下的乘性热噪声相关。导出了该系统的粒子速度和扩散常数的解析表达式，并通过它们与无量纲Péclet数的比值分析了输运的可靠性或相干性.我们发现，运输是不是很连贯，虽然可以得到显着更高的电流。
2010-03-30 cond-mat.stat-mech
Photonic Maxwell's demon
我们报告一个实验实现麦克斯韦的恶魔在光子设置。我们表明，在单光子水平的测量，然后通过前馈操作允许提取的工作从强烈的热光到一个电路。实验的解释刺激推导出一个新的平等有关的工作提取测量获得的信息。我们推导出一个界限使用这个关系，并表明它是与实验结果一致。我们的工作提出了光子系统作为一个平台，在热力学信息相关的实验。
2015-10-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's demon for quantum transport
Xihua University（西华大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所 新兴物质科学中心）
本文提出了一种利用量子起伏实现单向粒子传输的量子信息引擎，并分析了其在功率与效率之间的权衡关系及测量误差的影响。
2026-02-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's demon in a double quantum dot with continuous charge detection
在过去的十年中，将信息转换为工作重新引起了人们的兴趣，因为它使人们深入了解信息论和热力学之间的关系。在这里，我们从理论上研究了麦克斯韦恶魔在双量子点中的实现，并演示了如何仅使用信息将热量转换为功。这是通过连续监测量子点的电荷状态并使用反馈方案对抗电压偏置转移电子来实现的。我们调查的恶魔所产生的电力工作，并找到一个非高斯分布的工作。为了说明一个现实的电荷检测方案的效果，我们开发了一个模型，考虑到噪声以及有限的延迟时间，并表明，实验实现是可行的，与目前的技术。根据测量的准确性，该系统作为麦克斯韦妖或单电子泵的实现来操作。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
How an autonomous quantum Maxwell demon can harness correlated information
我们研究了一个自治的量子系统，它表现出制冷下的信息工作权衡像麦克斯韦恶魔。当一个“恶魔”量子位与两个不同温度的热源接触时，系统会与记忆量子位顺序地相互作用。利用强次可加性的冯诺伊曼熵，我们得到了一个整体的克劳修斯不等式，显示热力学优势，从访问相关信息。它表明，在矩阵产品密度算子形式主义，我们的恶魔可以同时实现制冷对热梯度和擦除信息从它的记忆，这是不可能的，没有相关性。这种现象甚至可以通过量子相干性的存在而增强。
2016-01-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Autonomous dissipative Maxwell's demon in a diamond spin qutrit
工程动力学地图相结合的相干和耗散变换的量子态与量子测量，已经证明了一些技术应用，并有望成为一个重要的工具，在量子热力学过程。在这里，我们利用NV中心的有效开自旋quutrit动力学的控制，实验上实现了一个自主反馈过程（麦克斯韦妖）与可调耗散强度。反馈是由随机测量事件，条件下的quutrit随后的耗散演化。自治麦克斯韦恶魔的功效是量化的实验特征的波动的能量交换系统与环境的广义佐川上田崎关系耗散动力学。这为实现一类新的麦克斯韦恶魔开辟了道路，这可能对量子传感和量子热力学设备有用。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Cyclic Maxwell Demon in granular gas using 2 kinds of spheres with different masses
在两种粒子混合的情况下，重新讨论了粒状气体中的麦克斯韦妖问题。相空间为2d。通过研究两种参数相同但质量不同的粒子的情况，证明了具有周期分离的循环轨道的存在性。在大激励下，应获得均分，但在螺旋中发现向稳定状态的收敛。螺旋收敛是由于两个物种之间的动能转移的规则。结果表明，最可能的情况是稳态在低于分叉阈值的较低振动幅度下进入循环轨道。分叉的性质是未知的，它可以是临界的，亚临界的，超临界的，或者可以表现出三临界点作为不同的控制参数。在很低的振幅下没有得到任何结论：推测在进一步冷却下产生麦克斯韦妖和偏析的是两个π。
2011-11-23 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
