Uncertainty relations in stochastic processes: An information inequality approach
热力学测不准关系是一个不等式，说明不可能达到比熵产生定义的界限更高的精度。在统计推断理论中，信息不等式断言任何估计量都不可能达到小于规定界限的误差。受热力学不确定关系和信息不等式之间的相似性的启发，我们将后者应用于朗之万方程描述的系统，并推导出热力学量的涨落的界。当应用Cramér-Rao不等式时，所得不等式退化为波动响应不等式.我们发现热力学测不准关系是Cramér-Rao不等式的一个特例，其中Fisher信息是总熵产生。利用Cramér-Rao不等式的等式条件，我们发现随机总熵产生是热力学测不准关系中唯一能达到等式的量.进一步，我们应用Chapman-Robbins不等式，得到了系统对任意扰动的方差与灵敏度之比的下界的关系.
2019-06-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stochastic thermodynamics of chemical reactions coupled to finite reservoirs: A case study for the Brusselator
生物分子过程通常使用化学反应网络耦合到无限大的化学水库建模。这些储层之间的化学势差可以驱动系统进入非平衡稳态（NESS）。实际上，这些过程发生在包含有限数量分子的有限系统中。在这样的系统中，一个NESS可以达到一个外部驱动的泵的帮助下，我们介绍了一个简单的模型。关键参数是泵送速率和化学储层的有限尺寸。我们将此模型应用到一个简单的生化振荡器，振荡器，并量化的性能使用的相干振荡的数量。作为一个令人惊讶的结果，我们发现，更高的精度可以实现与有限大小的水库，即使相应的电流波动大于在理想的无限的情况下。
2020-05-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Thermodynamic Uncertainty Relation for $f$-divergence Entropy Production
该研究提出长谷川-西山热力学不确定关系的$f$-散度扩展，引入基于广义$f$-散度的随机热力学熵产生并推导其与对称熵相关的不确定关系，扩展了热力学不确定关系的理论框架。
2025-04-16 cond-mat.stat-mech
Comment on "Fluctuation Theorem Uncertainty Relation" and "Thermodynamic Uncertainty Relations from Exchange Fluctuation Theorems"
在最近的一封信[物理。修订版~ Lett {\bf 123}，110602（2019）]，Y.~长谷川和T.~ V.~ Vu推导出热力学不确定性关系。但他们之间的关系是松散的。在本文中，通过微小的修改，得到了一个改进的界限。这个改进的界与[Phys.~]中得到的界相同。修订版~ Lett {\bf 123}，090604（2019）] by A.~ M.~ Timpanaro {\it et. al.}，但这里的推导很简单
2019-10-27 cond-mat.stat-mech
Comment on Thermodynamic uncertainty relation for time-delayed Langevin systems
最近，T。V.Vu和Y.长谷川（arXiv：1809.06610v2）。在这里，我们表明，推导是错误的。
2018-10-30 cond-mat.stat-mech
Discrete-time thermodynamic uncertainty relation
我们推广了热力学不确定性关系，为时间连续稳态系统中的平均通量提供了熵上限（Gingrich等人，物理修订信函116，120601（2016）），时间离散马尔可夫链和时间对称，周期驱动下的系统。
2017-09-05 cond-mat.stat-mech
Finite-time thermodynamic uncertainty relation do not hold for discrete-time Markov process
热力学不确定性关系的离散时间对应物（P.Pietzonka等人，arXiv：1702.07699（2017））。我们通过构造一个具体的反例来证明这种关系并不成立。我们的发现表明，有限时间区间热力学测不准关系的证明，如果是真的，应该强烈依赖于时间是连续的这一事实。
2017-06-03 cond-mat.stat-mech
Achievability of thermodynamic uncertainty relations
热力学的不确定性关系提供了一个普遍的熵耗散率和波动之间的权衡输运电流。该关系主要用于通过实验测量电流波动来估计最小熵耗散率。在这里，我们认为联合电流，并表明，这种不确定性关系不能同时实现任何两个电流，这导致潜在的低估的最小熵耗散率。
2019-11-21 cond-mat.stat-mech
Proof of the Finite-Time Thermodynamic Uncertainty Relation for Steady-State Currents
热力学测不准关系为非平衡稳态中电流涨落的相对大小提供了一个普遍的能量约束。然而，它只是在长时间的观察中才得到的。在这里，我们证明了一个最近被证明的有限时间热力学不确定性关系的稳态电流波动。我们的证明是基于一个二次约束的大偏差率函数的电流在一个大的合奏许多副本的限制。
2017-08-06 cond-mat.stat-mech
Exact statistics and thermodynamic uncertainty relations for a periodically driven electron pump
我们介绍了一个周期性驱动的电子泵，顺序与任意数量的热量和粒子库相互作用的模型。热力学通量，如熵产生和粒子流的精确表达式推导出任意远离平衡。我们使用本模型进行比较研究的热力学不确定性关系，是有效的系统与时间周期驱动。
2020-06-23 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for generalized time-reversal observables
The University of Tokyo（东京大学）
本文引入广义时间反演可观测量，通过统计论证推导出适用于确定性和随机动力学的热力学不确定关系，扩展了传统框架的适用范围。
2026-05-27 cond-mat.stat-mech
Refined Thermodynamic Uncertainty Relation for Chemical Reactions
本研究推导了以吉布斯自由能和化学势表示的化学反应时间-能量不确定性关系，提出基于浓度和摩尔分数的两种表述，并通过数值验证了其有效性，为非平衡化学反应系统的热力学性质测量与优化提供了新工具。
2024-06-03 cond-mat.stat-mech
Universal Thermodynamic Uncertainty Relation in Non-Equilibrium Dynamics
我们推导出一个普遍的热力学不确定性关系（TUR），适用于在一般的马尔可夫系统中的任意观察。我们的结果的一般性使我们能够得到两个发现：（1）对于任意的非平衡系统，熵产生和\textit{degree of non-stationarity}都需要严格约束热力学流的强度;（2）通过去除对可观测量的反对称约束，物理学中的TUR和理论金融学中的一个基本不等式可以统一在一个框架中.
2022-06-06 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorems and thermodynamic uncertainty relations
涨落定理是非平衡态热力学的基本结果。考虑到熵产生和观测量的涨落定理，我们推导出一个新的热力学不确定性关系，它也适用于非循环和时间反演非对称协议。此外，我们还研究了热力学不确定性关系与熵与可观测量之间的关联。
2021-11-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Covariant currents and a thermodynamic uncertainty relation on curved manifolds
本文提出弯曲黎曼流形上随机流的协变框架，通过过阻尼Stratonovich-Langevin方程实现，并扩展了热力学不确定性关系，描述弯曲空间中熵产生率与精度的权衡。
2024-07-22 cond-mat.stat-mech
Single-molecule experiments in biological physics: methods and applications
我回顾了生物物理学中的单分子实验（SME）。最近的技术发展提供了设计和建造具有足够高灵敏度和精度的科学仪器的工具，以操纵和可视化单个分子并测量微观力。使用SME可以：一次操作一个分子并测量描述分子特性的分布;表征生物分子反应的动力学;检测分子中间体。SME提供了有关生物分子过程的热力学和动力学的额外信息。这补充了在传统批量测定中获得的信息。在SME中，还可以测量生物分子反应中的小能量和检测大的布朗偏差，从而提供新的方法和系统来仔细研究统计力学的基本基础。这篇评论是写在一个非常介绍性的水平，强调中小企业的重要性，科学家有兴趣知道的共同游乐场的想法和跨学科的主题，这些技术访问。审查讨论中小企业从实验的角度来看，首先暴露了最常见的实验方法，后来提出了各种分子系统，这些技术已被应用。简要介绍了原子力显微镜（AFM）、激光光镊（LOT）、磁镊（MT）、生物膜力探针（BFP）和单分子荧光（SMF）等实验技术。然后，我介绍了SME的几个应用程序的研究核酸（DNA，RNA和DNA缩合），蛋白质（蛋白质-蛋白质相互作用，蛋白质折叠和分子马达）。最后，讨论了SME在小系统非平衡热力学研究和涨落定理实验验证中的应用。最后，我讨论了开放的问题和未来的前景。
2006-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Thermodynamic uncertainty relations in a linear system
我们考虑布朗粒子的谐波约束的刚度$k$，在一维欠阻尼制度。将整个装置浸入温度为$T$的热浴中。谐波陷波器的中心在任意协议下被拖动。利用热力学第二定律以及系统的功和自由度的相关矩阵的半正定性质，得到了在欠阻尼和过阻尼情况下粒子和电流在时间$t$的位置的热力学不确定性关系.
2020-01-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation in a tilted periodic potential under coarse graining
近年来，非平衡介观系统中的一些普遍关系得到了研究。特别地，热力学测不准关系（TUR）提供了电流累积量和熵产生之间的普遍内在联系。本文从粗粒化的观点出发，利用跃迁几率，给出了倾斜周期势中热涨落粒子流的TUR的一个简单推导。此外，我们还探讨了TUR的界随亲和力单调增加的条件。
2021-07-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relations under arbitrary control protocols
在各种随机系统中，已经发现了量化电流波动和熵产生之间的权衡的热力学不确定性关系。在这里，我们研究了由外部控制协议驱动的Langevin系统的热力学不确定性关系。利用信息论的方法，我们推导出了在过阻尼和欠阻尼状态下满足标度条件的任意观测量的不确定性关系。我们证明了可观察到的波动是由熵产生和动力学项。导出的界限是适用于当前和非当前的可观的，并持有任意时间依赖的协议，因此，提供了广泛的适用性。我们说明了我们的通用边界的帮助下，三个系统：一个拖动的布朗粒子，布朗回转器，和一个随机欠阻尼热机。
2019-12-11 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relations for many-body systems with fast jump rates and large occupancies
在快跳跃率和大占位数的极限下，出现了一个普适的非平衡涨落大$\mathcal{N}$理论。我们用这个理论来推导出一组粗粒度的热力学不确定性关系（TUR）-其中之一是一个活动界。重要的是，活动作为一个更严格的限制，在1D系统中的熵产生。这些结果是特别有用的多体政权，通常需要一个粗粒度的方法来处理大的微观状态空间。
2021-08-23 cond-mat.stat-mech
Multidimensional thermodynamic uncertainty relations
我们扩展了一类最近推导出的热力学不确定性关系向量值的可观测量。与先前研究的标量值观测量相比，这种多维热力学不确定性关系提供了一种自然的方法来研究高维系统中的电流，并获得不同观测量之间的关系。我们的证明是基于广义Cr{á}mer-Rao不等式，我们解释为物理观测量和Fisher信息之间的关系。这使我们能够开发高维版本的原始，稳态的不确定性关系和最近获得的广义不确定性关系的时间周期系统。我们应用多维不确定性关系，以获得一个新的约束的性能的稳态热机，这是比以前的界限更紧，揭示了热功相关性的作用。作为第二个应用程序，我们表明，不确定性关系是连接到一个约束上的微分迁移率。作为这种联系的结果，我们发现，相等的不确定性关系的必要条件是系统服从平衡涨落耗散关系。
2018-09-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation of interacting oscillators in synchrony
热力学不确定性关系为耗散过程设定了成本-精度权衡关系的最小界限。然而，研究由恒定热力学力驱动的内部耦合系统的动力学，我们发现子系统的权衡关系不受传统不确定性关系的最小界的约束。我们通过使用一个精确可解的相互作用振子模型来明确我们的观点。随着相互作用振子数目（N）的增加，在强耦合条件下，当完全同步时，单个振子的不确定性界减小到2k_BT/N。子系统的成本-精度权衡对于亚细胞过程特别相关，其中集体动力学来自于彼此相互作用的多个能量消耗组件。
2018-04-27 cond-mat.stat-mech
Arbitrary Time Thermodynamic Uncertainty Relation from Fluctuation Theorem
热力学测不准关系（TUR）为一类连续时间随机过程的电荷转移涨落精度提供了一个普适的熵界。然而，它的推广到一般非平衡动力学仍然是一个未解决的问题。在这封信中，我们显示TUR为一个任意的有限时间的交换波动定理适用于合奏的副本的原始系统，假设一个物理规律性条件的概率分布。作为一个非平凡的实际结果，我们得到了普遍的标度关系的平均值和方差的电荷转移在短时间制度。通过这种方式，我们可以加深对两个重要的严格关系之间的联系的理解，即，涨落定理和热力学不确定关系。
2022-04-18 cond-mat.stat-mech
Evading Thermodynamic Uncertainty Relations via Asymmetric Dynamic Protocols
最近发现了许多版本的热力学不确定性关系（TUR），它们对不可逆耗散过程中积分电流的相对涨落施加了下限，并表明小尺度机器和热机的精度可能存在根本限制。在这项工作中，我们严格证明，TUR可以通过使用动态协议，是不对称的时间反演。我们说明了我们的结果使用模型热机使用两个级别的系统，并讨论了解析TUR和时间反演对称性之间的基本连接。
2022-06-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Uncertainty Relation in Interacting Many-Body Systems
热力学不确定关系（TUR）已被充分研究了少自由度系统。虽然原则上，TUR也适用于具有许多相互作用的自由度的更复杂系统，但迄今为止对其在此类系统中的行为知之甚少。我们分析了TUR在热力学极限的混合物驱动粒子与短程相互作用。我们的主要结果是一个明确的表达的最佳估计的总熵产生的单粒子电流和两粒子电流之间的相关性。各种版本的驱动格子气的定量结果证明了这种方法的实际实施。
2022-02-24 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation to assess biological processes
我们审查的速度，波动和热力学成本之间的权衡与生物过程中的非平衡状态，并讨论如何优化这些过程是在光的热力学不确定性关系（TUR）的普遍约束集。TUR的不确定性产品$\mathcal{Q}$的值，它可以被用来作为一个给定的热力学成本实现的酶促过程的精度的测量，是次优的底物浓度$[S]$是在米氏常数（$K_\text{M}$）时，和一些关键的生物过程被发现在这个条件下工作。我们说明了效用的$\mathcal{Q}$在评估如何接近的分子马达和生物质生产机械的TUR约束，并为生物质生产（或生物复制过程）的情况下，我们讨论了如何量化的$\mathcal{Q}$的最优性是平衡的错误率在信息传输过程中。我们也触及在其他错误最小化过程中的生物学，如基因调控和分子伴侣辅助蛋白质折叠的权衡。一系列的$\mathcal{Q}$概括了这里调查的生物过程，提供了生物系统如何进化以优化和平衡相互冲突的功能需求的一瞥。
2021-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamic Uncertainty Relations for Steady-State Thermodynamics
本文针对非平衡稳态系统，将耗散分解为超额熵产生和房屋keeping熵产生，推导了各自的热力学不确定性关系及联合不确定性关系，为难以直接测量的熵产生分量提供估计工具，并通过两个例子验证了方法的物理意义。
2022-07-12 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamic uncertainty relation under feedback control
该研究推导了跳变测量与零差检测下反馈控制的量子热力学不确定关系，揭示反馈控制可提升连续测量系统的精度，且通过数值模拟验证了结论。
2023-12-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quality of the Thermodynamic Uncertainty Relation for Fast and Slow Driving
热力学不确定性关系最初证明了系统驱动到一个非平衡稳态（NESS）允许一个推断总熵产生率通过观察系统中的任何电流。当系统包含隐藏的自由度或隐藏的离散状态时，这种推理方案特别有用，这是实验者无法访问的。最近推广的热力学不确定性关系到任意的时间依赖驱动允许一个推断熵的产生，不仅通过测量当前的可观的，但也通过观察状态变量。因此，一个关键的问题是要理解哪一个观测值能产生总熵产生的最佳估计。在本文中，我们解决这个问题，通过分析质量的热力学不确定性关系的各种类型的可观测的一般限制情况下的快速驾驶和慢速驾驶。我们表明，在这两种情况下，可以发现，产生一个估计的总熵产生的顺序。我们进一步表明，不确定性关系，甚至可以饱和的快速驾驶的限制。
2021-06-15 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for time-dependent driving
热力学的不确定性关系产生一个下限熵生产的平均值和波动的电流。我们推导出它们的一般形式下的系统任意依赖于时间的驱动从任意的初始状态和扩展这些关系超越电流的状态变量。讨论了各种类型的可观测的相互作用对胶体粒子在移动的激光陷阱和一个小蛋白质的动态展开的约束的质量。由于用于评估这些界限的输入不需要系统的特定知识或其与时间相关控制的耦合，因此它们应该成为时间相关驱动系统中热力学推断的广泛适用的工具。
2021-01-11 cond-mat.stat-mech
Unified Approach to Classical Speed Limit and Thermodynamic Uncertainty Relation
总熵产生量化了热力学系统中不可逆性的程度，它对任何可行的动力学都是非负的。当额外的信息，如初始和最终的状态或时刻的可观察到的，它是已知的，更严格的下限熵产生存在根据经典的速度限制和热力学不确定性关系。在这里，我们得到了一个普遍的下界的总熵产生的概率分布的一个可观察的时间向前和向后的过程。对于一个特定的情况下，我们表明，我们的普遍关系减少到一个经典的速度限制，施加约束的速度系统的演化的波多野-佐佐木熵生产。值得注意的是，新获得的经典的速度限制是严格的比以前报道的约束由一个常数因子。此外，我们证明了广义热力学测不准关系可以从另一种特殊情况下的普遍关系。我们的新的不确定性关系适用于时间反演对称性破缺的系统，并恢复了几个现有的界限。我们的方法提供了一个统一的视角两个密切相关的类不等式：经典的速度限制和热力学的不确定性关系。
2020-09-01 cond-mat.stat-mech
Operationally Accessible Uncertainty Relations for Thermodynamically Consistent Semi-Markov Processes
半马尔可夫过程通过添加由半马尔可夫核表示的时间记忆效应来推广马尔可夫过程。我们回顾半马尔可夫轨迹的路径权重和平衡的热力学一致性的事实施加了一个至关重要的条件，称为方向-时间的独立性，我们提出了一个替代的推导。我们证明了一个热力学的不确定性关系，正式类似于一个离散时间马尔可夫过程。结果将半马尔可夫过程的熵产生与稳态电流的均值和方差联系起来。我们证明了进一步的热力学不确定性关系有效的半马尔可夫描述的粗粒度马尔可夫过程，出现分组状态在一起。这个不等式的违反可以作为一个推理工具，得出这样的结论：一个给定的半马尔可夫过程不能从粗粒度的底层马尔可夫过程。我们用有代表性的例子来说明这些结果。
2022-04-14 cond-mat.stat-mech
Field-Theoretic Thermodynamic Uncertainty Relation -- General formulation exemplified with the Kardar-Parisi-Zhang equation
我们介绍了一个领域理论的热力学不确定性关系的一个扩展到目前为止推导的马尔可夫动力学的离散状态和过阻尼朗之万方程。我们首先制定了一个框架，它描述的情况下，一个通用的场论的电流，熵产生和扩散的数量。然后，我们将把这个一般设置应用到一维Kardar-Parisi-Zhang方程，这是非线性场论朗之万方程的一个典型例子。特别是，我们将处理无量纲的Kardar-Parisi-Zhang方程与一个有效的耦合参数测量的强度的非线性。它将表明，场论的热力学不确定性关系持有二阶微扰展开相对于一个小的有效耦合常数。
2019-08-15 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relations including measurement and feedback
热力学不确定性关系量化了给定观测的信噪比如何受到耗散的约束。涨落关系将热力学第二定律推广到随机过程。我们表明，任何波动关系直接意味着热力学的不确定性关系，大大增加了它们的适用范围。特别是，我们扩展热力学的不确定性关系的情况下，包括测量和反馈。由于反馈通常会破坏时间反演不变性，不确定性关系涉及由相关波动关系定义的前向和后向实验的平均值。这意味着给定实验的信噪比原则上可以变得任意大，只要相应的反向实验进行补偿，例如通过足够的噪声。我们说明了我们的结果与Szilard引擎以及工作提取自由能减少在量子点。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Virial-like Thermodynamic Uncertainty Relation in the Tight-Binding Regime
提出了一种近似计算倾斜周期势场中布朗运动熵产生的方法。近似源于众所周知的热力学不确定关系。通过应用维里展开，我们提供了一个更严格的下限仅在漂移速度和扩散。在严格约束制度中系统地分析了所提出的方法。我们还提供了一个相对简单的规则来验证使用紧束缚的方法的基础上漂移和扩散的关系，而不是能量障碍和力量。我们还讨论了我们的结果以外的紧密约束机制的影响。
2022-02-23 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation and thermodynamic speed limit in deterministic chemical reaction networks
推广了确定性化学反应网络的热力学不确定关系和热力学速度极限。通过考虑宏观CRN和介观CRN之间的联系导出的标度扩散系数在我们的结果中起着至关重要的作用。TUR表明，熵产生率和比例扩散系数与浓度变化率的平方之比的乘积小于2。TSL状态之间的权衡关系的速度和热力学量，熵产生和时间平均的标度扩散系数。结果证明了开放和非理想CRNs的一般设置。
2021-09-15 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Irreversibility, Loschmidt echo, and thermodynamic uncertainty relation
熵的产生是不可逆性的特征。这种观点使我们能够考虑热力学不确定性关系，它指出可以以更高的熵产生为代价来实现更高的精度，作为精度和不可逆性之间的关系。考虑到原始的和扰动的动力学，我们证明了在量子马尔可夫过程的连续测量中的任意计数观测的精度是由两个动力学之间的Loscherton回声从下面有界的，表示量子动力学的不可逆性。当考虑特定的微扰动力学，我们的关系导致几个热力学不确定性关系，表明我们的关系提供了一个统一的角度对经典和量子热力学不确定性关系。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Classical pendulum clocks break the thermodynamic uncertainty relation
热力学不确定性关系表达了驱动自主系统的成本与任何可观察输出的精度之间的看似普遍的权衡。到目前为止，它已被证明为离散系统和过阻尼布朗运动。基于数值证据，证明了该方法对更一般的欠阻尼布朗运动的有效性，其中惯性是相关的。现在我们通过构造一个反例来反驳这个猜想。它的设计灵感来自于经典的摆钟，摆钟使用擒纵机构将振荡器的运动耦合到由外力驱动的另一个自由度（“指针”）。考虑到一个离散的一致性模型的擒纵机构，我们首先表明，振荡的欠阻尼谐振子在热平衡是足以打破热力学不确定性关系。然后，我们表明，这也是一个完全连续的欠阻尼系统模拟的情况下，模仿逃逸摆的潜在景观。
2022-04-01 cond-mat.stat-mech
A generalization of the thermodynamic uncertainty relation to periodically driven systems
热力学不确定性关系表达了精度和熵产生之间的普遍权衡，其在其原始公式中适用于稳态系统中的当前可观测量。我们将这种关系推广到周期性的时间依赖系统，并且相关地，推广到更大的一类固有的时间依赖的电流可观测量。在热机或分子机器的情况下，我们的推广不仅适用于由恒定驱动力所作的功，而且适用于在改变能级时所作的功。进入广义不确定性关系的熵项是局部熵产生率的总和，这些熵产生率由一个指有效的与时间无关的概率分布的因子进行修改。的热力学不确定性关系的常规形式恢复的时间独立驱动的稳态，此外，在快速驾驶的限制。我们说明了我们的结果为一个简单的模型的热机与两个能级。
2018-12-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for underdamped dynamics driven by time-dependent protocols
欠阻尼动力学的热力学不确定关系（TUR）有着令人感兴趣的问题，而过阻尼动力学的热力学不确定关系（TUR）最近才被推导出来。即使在稳态情况下，一个适当的方式来匹配欠阻尼和过阻尼TURs还没有找到.我们推导出欠阻尼系统的TUR一般时间依赖协议，覆盖稳态，通过使用Cramér-Rao不等式.我们表明，由此产生的TUR引起的方差和熵产生的产品的不平等。证明了在大粘度极限下，该方法接近于已知的过阻尼结果。我们提出了三个例子来证实我们的严格结果。
2021-06-04 cond-mat.stat-mech
Hysteretic thermodynamic uncertainty relation for systems with broken time-reversal symmetry
热力学不确定性关系给出了介观系统中耗散量的下限。通过考虑电流滞后的波动--时间正向和时间反转过程中的电流之和--我们将这种关系扩展到具有破缺的时间反转对称性的系统，无论是由于奇状态变量、奇驱动场的存在，还是由于明确的时间相关驱动，即时间反转不对称。我们说明了我们的预测稀释，弱相互作用的气体驱动的平衡的缓慢压缩的活塞和弹道多端导体与外部磁场。
2019-03-27 cond-mat.stat-mech
Effect of a magnetic field on the thermodynamic uncertainty relation
热力学测不准关系提供了一个普遍的下限的产品熵产生和波动的任何电流。虽然证明了马尔可夫动力学的离散状态集和过阻尼朗之万动力学，其状态欠阻尼动力学仍然是开放的。本文研究了在磁场中受外力矩作用的二维简谐约束带电粒子。我们分析表明，根据磁场的符号，热力学的不确定性关系并不适用于与工作和热量相关的电流。强磁场可以有效地使粒子局域化，同时伴随有界涨落和低耗散。一个三维的变体和进一步的电流的数值结果表明，存在这样一个绑定关键取决于特定的电流。
2019-04-01 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for feedback cooling
本文通过建立反馈冷却的热力学不确定性关系，揭示了在有限时间内实现理想冷却效率与熵减少率之间的权衡，并展示了通过卡尔曼滤波实现的可行性。
2025-11-29 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty for run-and-tumble type processes
热力学不确定性关系已经成为非平衡系统中电流波动的普遍界限。在这里，我们推导出一个新的边界的一类特殊的运行和翻滚型过程使用的数学框架的更新奖励理论，可以适用于马尔可夫和非马尔可夫系统。我们展示了选定的单粒子模型的结果，以及一个变种的不对称简单的排斥过程与集体翻滚。我们的边界是一个广泛的参数制度相对较紧，只需要知识的统计运行长度和平均熵产生率的翻滚。
2019-05-21 cond-mat.stat-mech
Unified thermodynamic-kinetic uncertainty relation
了解电流波动具有根本的重要性，并为实际应用的发展铺平了道路。根据热力学和动力学的不确定性关系，流的精度可以仅由总熵产生或动力学活动来约束。在这项研究中，我们推导出一个更严格的约束的精确度的电流在热力学和动力学的数量，表明这些数量共同约束电流的波动。热力学和动力学的不确定性关系成为我们的结果在渐近极限的特殊情况。有趣的是，统一的动力学不确定性关系导致了更严格的经典速度限制，细化了系统状态转换的时间约束。所提出的框架可以扩展到适用于状态观测量和单向转换系统，从而提供了一个约束的精度上的首次通过时间。
2022-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation from involutions
热力学不确定性关系（TUR）是作为平均熵产生和平均电流的函数的电流方差的下限。根据不同的假设，人们会得到不同版本的TUR。例如，从汇率波动定理，人们得到相应的汇率TUR。或者，我们表明，TURs是一个非常简单的属性的后果：每个过程$s$只有一个逆$s'=m(s)$，其中$m$是一个对合，$m(m(s))=s$。这个属性允许推导出一个一般的TUR，而不使用任何波动定理。作为应用，我们得到了交换TUR，非对称TUR，波动响应不等式和熵产生的下界。
2022-11-15 cond-mat.stat-mech
Fundamental costs in the production and destruction of persistent polymer copies
活细胞使用读出分子来记录受体蛋白的状态，类似于典型计算设备中的测量或复制。但这种类比严谨吗？细胞能达到最佳效率吗？如果不能，为什么？我们表明，在计算中，一个典型的生化读出网络产生的相关性;提取没有工作从这些相关性设置耗散的下限。对于一般的输入，生化网络无法达到这个界限，即使是任意缓慢的反应或弱热力学驱动。它面临着一个准确性耗散的权衡，这是定性不同的和更糟糕的比所暗示的界限，更复杂的稳态复制过程不能表现得更好。尽管如此，成本仍然接近热力学界限，除非精度非常高。此外，我们表明，生物分子反应可以用于化学燃料的外源性操作下的化学优化设备，这表明了一个实验系统，用于测试计算热力学。
2017-03-11 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Thermodynamic uncertainty relation for quantum first passage process
本文导出了量子马尔可夫链中首次通过过程的热力学测不准关系。我们考虑第一次通过过程，停止后，一个固定的跳跃次数，这与典型的量子马尔可夫链，在一个固定的时间结束。利用量子多体系统中不可逆性的量化方法-Loschlund回声，我们得到了量子马尔可夫链中首通过程的观测量的界。考虑一个特殊的情况，我们表明，下界对应的量子费舍尔信息，它在量子系统中的不确定关系起着基础作用。此外，考虑到经典动力学，我们的界限减少到经典的第一次穿越过程的热力学不确定性关系。
2022-03-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation theorem uncertainty relation
涨落定理是非平衡态热力学中的一个基本等式，用来推导许多重要的热力学关系，如热力学第二定律和Jarzynski等式。近年来，热力学测不准关系被发现，它表明观测量的涨落是由熵产生的下界。在这封信中，我们从涨落定理导出一个热力学不确定关系。我们指的是得到的关系波动定理的不确定性关系，它是有效的任意动态，随机以及确定性，并为任意反对称观测值的波动定理成立。我们应用波动定理的不确定性关系的过阻尼朗之万动力学反对称观测。我们证明了反对称观测量满足波动定理的不确定性关系，但不满足连续时间马尔可夫链中的电流型观测量的关系。此外，我们表明，波动定理的不确定性关系可以处理系统控制的时间对称的外部协议，其中的下限是由施加在系统上的工作。
2019-09-13 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for time-delayed Langevin systems
热力学不确定性关系，建立了一个普遍的权衡之间的相对波动的任意电流和耗散，已被发现为各种马尔可夫系统。然而，这种关系还没有被揭示为非马尔可夫系统。因此，我们研究了时滞Langevin系统的热力学不确定关系。首先，我们用数值方法证明了传统的不确定性关系在某些时滞系统中不成立，这表明下界应该被细化以维持不等式的有效性。通过引入广义总耗散等于总熵产生，我们发现这类系统存在类似的不确定关系。具体地说，我们证明了在一个有限的观测时间的任意电流的波动在稳态的广义总耗散约束。这个广义量的速率总是正的，并且由系统中任意电流的平方从下到上有界。这种不确定性关系可以被认为是广义不确定性关系，对于非延迟朗之万系统，它归结为一个传统的不等式。我们验证了推导出的不确定性关系的数值，并证明其有效性的mixselator系统，周期布朗运动，和一个简单的二维模型。
2019-02-20 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation for underdamped Langevin systems driven by a velocity-dependent force
最近，它已被证明，有一个折衷关系之间的热力学成本和电流波动，称为热力学不确定性关系（TUR）。TUR已经推导出各种过程，如离散时间马尔可夫跳过程和过阻尼朗之万动力学。对于欠阻尼动力学，最近有报道说，一些修改是必要的TUR的应用。在这项研究中，我们提出了一个更广义的TUR，适用于一个系统驱动的速度依赖力的背景下，欠阻尼朗之万动力学，通过扩展的理论Vu和长谷川[预印本arXiv：1901.05715]。我们表明，我们的TUR准确地描述了权衡性能的分子制冷机（冷阻尼），布朗动力学在磁场，和一个活跃的粒子系统。
2019-07-14 cond-mat.stat-mech
A thermodynamic uncertainty relation for a system with memory
我们介绍了一个例子的热力学不确定性关系（TUR）的系统建模的一维广义朗之万动力学与记忆，确定运动的微珠驱动的复杂流体。与前几年通常讨论的TURs相反，我们的观测量和熵产生率是一次性变量。只有在某些情况下，这种状态依赖的观测量的信噪比的界限可以映射到熵产生率。例如，这在马尔可夫系统中是正确的。因此，在系统中存在的记忆复杂的热力学解释的不确定性关系。
2020-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified thermodynamic uncertainty relations in linear response
热力学不确定性关系（TURs）是最近建立的时间积分流的相对不确定性和非平衡系统中的熵产生之间的关系。对于远离平衡的小扰动，线性响应（LR）理论提供了研究一般非平衡过程的自然框架。在这里，我们使用LR推导TURs在一个简单和统一的方式。我们的方法使我们能够将TURs推广到没有局部时间反演对称性的系统，包括例如弹道输运以及周期性驱动的经典和量子系统。我们发现，对于破碎的时间反演，相对不确定性的界限控制耗散和编码的Onsager矩阵的不对称性的参数。我们用一个介观物理的例子来说明我们的结果。我们还扩展我们的方法超越线性响应：马尔可夫动力学，它揭示了TUR和电流波动定理之间的连接。
2018-10-03 cond-mat.stat-mech
The Thermodynamic Uncertainty Theorem
热力学不确定性关系（TURs）表达了平均熵产生泛函的任何热力学电流的精度（逆标度方差）之间的基本权衡。依靠纯粹的变分参数，我们显着扩展这些不等式纳入和分析的影响，更高的统计累积量的熵产生的一般框架内的时间对称控制的计算。这使我们能够推导出电流的精确表达式，该表达式实现了最小尺度方差，因此TUR约束收紧到我们命名为热力学不确定性定理（TUT）的等式。重要的是，最小尺度方差电流和TUT都是随机熵产生的泛函，从而保留了其高阶矩的影响。特别是，我们的研究结果表明，超出平均值，熵产生分布的高阶矩对任何电流的精度有显着影响。这是明确的交换和重置计算，定量比较TUT对以前的广义TURs通过一个彻底的数值分析。我们的研究结果演示了如何在先前建立的界限之间进行插值，以及如何在不同的非平衡态制度中确定最相关的TUR界限。
2022-11-25 cond-mat.stat-mech
