Exact steady state solution of the Boltzmann equation: A driven 1-D inelastic Maxwell gas
Ben-Naim和Krapivsky [Phys. Rev. E 61，R5（2000）]以分布函数$f(c)$的傅里叶变换的无穷乘积形式获得了受驱动非弹性Maxwell模型的非线性Boltzmann方程的精确非平衡稳态解。在本文中，我们逆傅立叶变换表示$f(c)$的形式的无限级数的指数衰减项。主要的高能量尾部是指数的，$f(c)\simeq A_0\exp(-a|c|)$，其中$a\equiv 2/\sqrt{1-α^2}$和幅度$A_0$以收敛和的形式给出。这在完全非弹性极限（$α\to 0$）和准弹性极限（$α\to 1$）中明确示出。在后一种情况下，分布在很宽的速度范围内以麦克斯韦分布为主，但在交叉速度$c_0\simeq \ln q^{-1}/\sqrt{q}$附近的速度$|c-c_0|\sim 1/\sqrt{q}$存在从麦克斯韦分布到指数高能尾部的交叉，其中$q\equiv (1-α)/2\ll 1$。在该交叉区域中，分布函数非常小，即$\ln f(c_0)\simeq q^{-1}\ln q$。
2003-06-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Driven inelastic Maxwell gas in one dimension
本文研究了一维周期边界条件下的非弹性麦克斯韦气体的格点形式。晶格的每个位置$i$被分配有标量“速度”$v_i$。晶格上的最近邻根据非弹性碰撞规则以速率$τ_c^{-1}$相互作用。以速率$τ_w^{-1}$发生的外部驱动维持系统的稳态。建立了方差和两点相关的闭合耦合演化方程组，计算了方差的稳态值和空间相关函数。精确地证明了关联函数随距离呈指数衰减，并确定了大系统的关联长度。此外，还可以获得时空相关性$C(x,t)=\langle v_i(0) v_{i+x} (t)\rangle$。我们发现，有一个内部区域$-x^* < x < x^*$，其中$C(x,t)$具有时间依赖的形式，而在外部区域$|x| > x^*$，相关函数保持相同的初始形式。$C(x,t)$在转变点$x=\pm x^*$处表现出二阶不连续性，并且这些转变点以恒定速度远离$x=0$。
2017-03-09 cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
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 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
Navier-Stokes transport coefficients for driven inelastic Maxwell models
在这项工作中，我们计算的Navier-Stokes输运系数从玻尔兹曼方程的$d$维非弹性麦克斯韦模型。在这里，我们所说的粒状气体是指一个由相同球体组成的低密度系统，它们在碰撞后会损失一小部分动能。在本工作中，颗粒气体通过恒温器的存在而被流化，恒温器有助于系统达到稳定状态。恒温器由两项组成：随机力和阻力。这两种力的联合作用，均匀地作用在颗粒气体上，试图模仿一组粒子与周围流体的相互作用。应用Chapman-Enskog方法求解一阶非弹性Boltzmann方程，求出流体动力场偏离均匀稳态时的值。由于碰撞冷却不能由驱动力产生的热量局部补偿，因此参考（零阶）分布函数$f^{(0)}$通过其对颗粒温度的依赖性而依赖于时间。为了简化分析并获得输运系数的显式形式，考虑了稳态条件。与以前的非弹性硬球的结果进行了比较。
2014-04-15 cond-mat.stat-mech
Entropy production and fluctuations in a Maxwell's refrigerator with squeezing
阐明量子性对热机运行和性能的影响是一个重大挑战。在这里，我们设想一个玩具模型，作为一个信息驱动的冰箱或作为热动力的信息擦除器，其中凝聚力可以自然地通过挤压热库引入。研究了瞬态熵产生涨落定理在有压缩和无压缩两种情况下的有效性，并将其分解为绝热贡献和非绝热贡献。压缩改变了涨落，并引入了熵交换的额外机制。这导致冰箱的冷却性能的增强，并克服了设置中的Landauer约束。
2018-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Mass transport of driven inelastic Maxwell mixtures
从非弹性麦克斯韦模型（IMM）的非弹性Boltzmann动力学方程出发，分析了颗粒状二元混合物的质量输运。该混合物是由一个恒温器驱动的，该恒温器由两个项组成：一个随机力和一个与粒子速度成比例的阻力。这两种力的联合作用试图模拟固体颗粒与周围气体的间隙相互作用。与普通气体一样，IMM的使用使我们能够准确地评估玻尔兹曼碰撞算子的速度矩，因此，它开辟了获得颗粒混合物的Navier-Stokes输运系数的精确形式的可能性。在这项工作中，与质量通量的扩散系数明确确定的混合物的参数。作为第一步，解决了当碰撞损失的能量由恒温器注入的能量补偿时系统达到的稳定均匀状态。在这种稳定状态下，动力学温度的比率的确定和比较对非弹性硬球（IHS）的分子动力学模拟。比较显示出极好的一致性，即使对于强的非弹性和/或质量和直径的差异。作为第二步，通过Chapman-Enskog方法求解混合物的动力学方程组，用于接近均匀稳态的状态。在一级近似下，得到了质量通量和相应的扩散输运系数。结果表明，在这项工作中得到的IMM的预测与以前得出的IHS在第一Sonine近似的零阶近似的非高斯修正时，被忽略。
2018-09-17 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
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
Maxwell's demons in multipartite quantum correlated systems
研究了多体量子关联系统中麦克斯韦妖对热力学功的提取。我们首先采用标准模型的麦克斯韦恶魔作为图灵机，无论是在经典或量子设置取决于它的能力，实现经典或量子条件动力学，分别。然后，对n部系统（A_1，A_2，.，A_n），我们引入了一个协议的工作提取，限制量子恶魔的优势，通过在系统中存在的多体量子相关的数量，作为衡量的热版本的全球量子不和谐。对任意n-部量子比特纯态进行Schmidt分解，证明了热全局量子不协精确量化了量子优势.此外，我们还考虑了通过混合多体态的工作提取，其中可以得到紧上界的例子。
2014-12-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Information gain and loss for a quantum Maxwell's demon
我们利用连续弱测量的驱动超导量子比特的实验研究量子麦克斯韦恶魔的信息动力学。我们展示了如何使用量子相干反馈将可以跟踪量子比特的单量子轨迹的恶魔获得的信息转换为工作。我们通过利用沿单轨道获得的信息来验证具有反馈的量子涨落定理的有效性。我们证明，特别是，量子反作用可以导致信息的损失，在不完美的测量。此外，我们通过改变量子比特的初始纯度来探测信息增益和损失之间的过渡。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum process inference for a single qubit Maxwell's demon
虽然量子测量理论是围绕密度矩阵和可观测量建立的，但热力学热力学定律是基于热机和制冷机中使用的过程。量子热力学的研究融合了这两种不同的范式。在这篇文章中，我们强调使用量子过程矩阵作为一种统一的语言来描述量子制度中的热力学过程。我们的实验表明，这在量子麦克斯韦恶魔的背景下，其中两个主要的量通常进行调查;平均工作提取$\langle W \rangle$和功效$γ$，它的措施如何有效地反馈操作使用所获得的信息。利用量子过程矩阵的工具，我们开发了这两个量的最佳反馈协议，并在超导电路QED装置中进行了实验研究。
2021-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermoelectric information engine driven by an autonomous Maxwell demon across quantum-to-classical transitions
Universidad de Chile（智利大学）
研究三端热电引擎中量子相干和信息流的作用，通过双量子点与监测点构成自主麦克斯韦妖，识别两个量子-经典转变，并发现相干性可增强妖机制。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
High-Energy Tail of the Velocity Distribution of Driven Inelastic Maxwell Gases
考虑了一个由$N$粒子群组成的均匀驱动耗散系统模型，该模型的特征仅在于粒子的速度。采用离散时间动力学方法，在每个时间步随机选取一对速度。它们以$p$的概率进行非弹性碰撞。利用概率$(1-p)$，通过根据$v\rightarrow -r_w v +η$独立地改变两个粒子的速度来改变系统的能量，其中$η$是针对每个粒子以及在每个时间步长独立地绘制的高斯噪声。对于$r_w=- 1$的情况，尽管在$O(N)$的时间步长之后系统的能量似乎饱和（指示稳定状态），但是在$O(N^2)$的时间步长之后它随时间线性增长，指示最终稳定状态的不存在。对于$ -1 <r_w \leq 1$，系统达到稳定状态，其中每个粒子的平均能量和速度的相关性被精确地获得。在大$N$的热力学极限下，得到了矩母函数的精确表达式。在近弹性碰撞和弱能量注入的限制下，速度分布为高斯分布。否则，对于$|r_w| < 1$，速度分布的高能量尾部是高斯的，具有不同的方差，而对于$r_w=+1$，速度分布具有指数尾部。
2014-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Autonomous dissipative Maxwell's demon in a diamond spin qutrit
工程动力学地图相结合的相干和耗散变换的量子态与量子测量，已经证明了一些技术应用，并有望成为一个重要的工具，在量子热力学过程。在这里，我们利用NV中心的有效开自旋quutrit动力学的控制，实验上实现了一个自主反馈过程（麦克斯韦妖）与可调耗散强度。反馈是由随机测量事件，条件下的quutrit随后的耗散演化。自治麦克斯韦恶魔的功效是量化的实验特征的波动的能量交换系统与环境的广义佐川上田崎关系耗散动力学。这为实现一类新的麦克斯韦恶魔开辟了道路，这可能对量子传感和量子热力学设备有用。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Predictive Maxwell's Demons
在这里，我们研究的操作效率的有限尺寸有限响应时间麦克斯韦的恶魔，谁可以对未来的预测。我们比较了预测恶魔的热量和质量传输速率与非预测恶魔的热量和质量传输速率，发现预测恶魔可以在更长的时间内实现更高的质量和热量传输速率。我们确定了恶魔的性能如何随着响应时间，未来的视野，以及它们所操作的气体的密度而变化。
2020-05-26 cond-mat.stat-mech
Electron transport driven by a chemical potential difference
基于Bhatnagar-Gross-Krook方程和Maxwell方程，研究了与储层相连的样品内部的化学势、静电势和电化学势的空间依赖性.我们还证实，在连接点之间的化学势的差距是可以忽略的。
2007-06-29 cond-mat.stat-mech
Observing a quantum Maxwell demon at work
与热力学热力学定律明显矛盾的是，麦克斯韦恶魔能够利用其微观状态的信息，从与热浴接触的系统中周期性地提取功。要解决这个悖论，就必须认识到信息和热力学之间存在着密切的关系。在这里，我们实现了一个麦克斯韦恶魔实验，跟踪在经典和量子制度的每个组成部分的状态。该魔鬼是一个微波腔，它编码关于超导量子比特的量子信息，并通过受激发射为传播的微波脉冲供电，将信息转换为功。由于超导电路的高水平控制，我们直接测量提取的功并量化恶魔记忆中剩余的熵。这个实验为热力学与量子信息的相互作用提供了一个启发性的例证。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A Maxwell demon that can work at macroscopic scales
麦克斯韦的恶魔通过纠正热波动来工作。在宏观尺度上，波动变得可以忽略不计，动力学变得确定，人们不希望它们发挥作用。我们提出了一个电子实现的自主麦克斯韦的恶魔，确实停止工作，在经常宏观极限的动态变得确定性。然而，我们发现，如果提供给恶魔的功率被适当地放大，则避免了确定性限制，恶魔继续工作。付出的代价是热力学效率下降。我们的工作表明，在非平衡环境中可能会发现新的策略，使到目前为止只在微观尺度上观察到的宏观尺度的非平凡的影响。
2022-04-20 cond-mat.stat-mech
Driven inelastic Maxwell gases
我们考虑非弹性麦克斯韦模型，它由一组粒子组成，这些粒子的特征仅在于它们的速度，并通过二元碰撞和外部驱动来演化。在任何时刻，一个粒子与其余粒子碰撞的可能性都是相等的。系统在连续时间内演化，相互碰撞和驱动被视为分别具有速率$τ_c^-{1}$和$τ_w^{-1}$的点过程。相互碰撞保持动量守恒，并且是非弹性的，具有恢复系数$r$。由于驱动，具有速度$v$的粒子的速度变化被认为是$Δv=-(1+r_w) v+η$，模仿与振动壁的碰撞，其中$r_w$是粒子与“壁”的恢复系数，并且$η$是高斯白噪声。由$\frac{dv}{dt}=-Γv+η$给出的Ornstein-Uhlenbeck驱动机制是驱动模型为点过程的一个特例。使用连续和离散的版本，我们表明，虽然一个粒子和两个粒子的速度分布函数的方程不关闭，联合演化方程的方差和两个粒子的速度相关函数关闭。利用方差的精确公式，我们发现，对于$r_w\ne-1$，系统进入稳态。另一方面，对于$r_w=-1$，系统不具有稳态。类似地，对于具有$Γ\not=0$的Ornstein-Uhlenbeck驱动，系统进入稳态，而对于纯扩散驱动（$Γ=0$），系统不具有稳态。
2015-07-22 cond-mat.soft 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
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
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
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
Multi-Particle Quantum Szilard Engine with Optimal Cycles Assisted by a Maxwell's Demon
本文给出了由一个工作物质和一个麦克斯韦妖组成的多粒子Szilard发动机的全量子描述。恶魔被建模为具有特定量子控制的多能级量子系统，工作物质由服从玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克统计的相同粒子组成。在本说明书中，使用通过较低温度的热浴来擦除恶魔的记忆的可逆方案。结果表明：（1）对于单粒子Szilard发动机，可以对Demon的量子控制进行优化，使Demon辅助热力学循环的效率达到卡诺循环的效率;（2）工质的低温行为对粒子的量子统计特性和隔板的插入位置非常敏感。
2011-12-03 cond-mat.stat-mech physics.data-an quant-ph
Probing the power of an electronic Maxwell Demon
我们建议，一个单电子晶体管连续监测的量子点接触时，闭环反馈操作施加作为时间依赖性修改的隧道速率跨越其结可以作为一个麦克斯韦恶魔。即使在没有施加偏置电压或热梯度时，该器件也可以在单电子晶体管两端感生电流。对于不同的反馈方案，我们推导出有效的主方程，并比较了感应反馈电流及其波动以及产生的功率。只要可以在不改变晶体管级别的情况下修改隧道速率，就可以用当前技术实现该器件。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Experimental rectification of entropy production by a Maxwell's Demon in a quantum system
麦克斯韦的恶魔探索信息在物理过程中的作用。利用微观自由度的信息，这种“智能观察者”能够补偿熵的产生（或提取功），显然挑战了热力学第二定律。从现代的观点来看，它被视为一种反馈控制机制，并且热力学的极限被重新铸造，包括信息到能量的转换。我们推导出一个权衡关系的信息理论量授权设计一个有效的麦克斯韦恶魔在量子系统。这个恶魔在实验上被实现为一个自旋1/2量子存储器，它可以获取信息，并通过自然的相互作用来控制另一个自旋1/2系统的动力学。噪声和缺陷，在这个协议进行了调查，其有效性的评估。这一认识提供了实验证据，证明非平衡动力学的不可逆性可以通过评估微观信息和在量子尺度上应用前馈策略来减轻。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
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 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
Stationary Nonequilibrium States in Boundary Driven Hamiltonian Systems: Shear Flow
我们研究了具有特定势的按哈密顿动力学运动的粒子系统的定常非平衡态。系统被麦克斯韦恶魔在墙上的“反射规则”驱离平衡。这些确定性规则保存能量但不保存相空间体积，并且所得到的全局动力学可能是或可能不是时间可逆的（甚至是可逆的）。利用设计来模拟移动壁的规则，我们可以得到一个定常剪切流。假设对于宏观系统，这种流动满足纳维-斯托克斯方程，我们比较流体动力学熵产生与相空间体积压缩的平均速率。我们发现，当入射到壁面上的粒子的速度分布是局部麦克斯韦分布时，它们是相等的。一个论点，这种一般平等的基础上，假设当地的热力学平衡，给出。分子动力学模拟硬盘在一个通道中产生一个稳定的剪切流与预测的行为。
1997-03-10 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 Demon and Data Compression
在一个非对称Szilard引擎模型的麦克斯韦恶魔，我们之间的等价性信息理论和热力学熵时，恶魔删除信息的最佳。在擦除之前，在最佳数据压缩之后，引擎的工作增益可以被重置demon的内存所需的工作完全抵消。
2011-10-21 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.hist-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
