Wigner function of noninteracting trapped fermions
本文研究了$d$维中，被囚禁在光滑限制势$V({\bf x})$中的$N$非相互作用费米子的Wigner函数$W_N({\bf x},{\bf p})$.在零温度下，$W_N({\bf x},{\bf p})$在相空间$({\bf x},{\bf p})$中的有限支撑上是常数，并且在外部消失。在这个支持的边缘附近，我们发现了$W_N({\bf x},{\bf p})$对于大$N$的普遍缩放行为。相关的标度函数是独立的精确形状的潜力，以及空间维度$d$。我们进一步推广我们的结果到有限温度$T>0$。我们发现，存在一个低温制度$T \sim e_N/b$，其中$e_N$是一个能量尺度，依赖于$N$和限制潜力$V({\bf x})$，在边缘的维格纳函数再次采取一个通用的缩放形式与$b$依赖的缩放功能。这个温度依赖的标度函数也是独立的潜力，以及尺寸$d$。我们的结果将Bettelheim和Wiegman [Phys. Rev. B ${\bf 84}$，085102（2011）]得到的$d=1$和$T=0$结果推广到任何$d\geq 1$和$T \geq 0$。
2018-01-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Impurities in systems of noninteracting trapped fermions
我们研究了无自旋非相互作用费米子在一维约束势中的性质，但存在一个或多个杂质，这是由δ函数势模型。我们使用基于单粒子格林函数的方法。对于单个杂质，我们计算杂质附近的费米气体的密度。我们的结果，除了恢复的弗里德尔振荡在大距离的杂质，允许在短距离的密度的精确计算。我们还显示了如何修改的费米气体的密度时，杂质被放置在附近的陷阱的边缘的区域中的未扰动系统所描述的艾里气体。我们的方法也使我们能够计算有效的潜力感到的杂质都在散装和边缘。在散装这个有效的潜力被证明是一个通用的功能，只有当地的费米波矢量，或等效的当地费米子密度。当杂质位于费米气体边缘附近时，有效势可用艾里函数表示。对于一个有吸引力的杂质放置在远离支持的费米子密度，我们表明，一个有趣的过渡发生在一个单一的费米子被拉出费米海，并与杂质形成一个束缚态。这是一个著名的Baik-Ben Arous-Péché（BBP）跃迁的量子模拟，在尖峰随机矩阵理论中是已知的。杂质位置处的密度起着序参量的作用。我们还考虑了两个杂质的情况下，在散装和准确计算它们之间的有效力介导的背景费米气体。
2021-02-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Entanglement and particle correlations of Fermi gases in harmonic traps
本文研究了N粒子非相互作用费米气体的基态量子关联。为此，我们计算了扩展空间区域的单粒子关联、粒子涨落和二体纠缠熵，并研究了它们的大N标度行为。计算了任意维的半空间von Neumann纠缠熵，得到S_HS = c_l N^（d-1）/d ln N，类似于均匀系统，其中c_l在一维、二维和三维分别为1/6、1/（6 \sqrt{2}）、1/（6 \sqrt{6}）。我们证明了扩展空间区域A的von Neumann纠缠熵S_A和粒子方差V_A之间的渐近大N关系S_A \approx π^2 V_A/3对任何子系统A和任何维数都成立，类似于均匀非相互作用费米气体。
2012-04-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum Thermodynamics: A Nonequilibrium Green's Functions Approach
在非平衡格林函数（NEGF）框架下，建立了强耦合非相互作用开放量子系统的量子热力学非平衡理论基础.系统的能量及其与储层的耦合由一个缓慢的外部时间依赖力控制，该力被处理为一阶超越准静态极限。我们导出了热力学的四个基本热力学定律，并描述了可逆变换的特征。在弱耦合极限下恢复了随机热力学。
2015-03-17 cond-mat.stat-mech
Noninteracting particles in a harmonic trap with a stochastically driven center
本文研究谐振子势阱中心受随机驱动时非相互作用粒子系统的非平衡稳态，证明动力学可自发产生粒子位置间的强关联，并利用条件独立同分布结构解析计算多种统计量。
2024-10-18 cond-mat.stat-mech
Nonlinear response of Bloch electrons in infinite dimensions
在无限维超立方晶格上，研究了非相互作用（Bloch）电子的精确非线性响应。我们研究了空间均匀，但随时间变化的电场（忽略磁场效应）的影响。电子格林函数，维格纳态密度，和随时间变化的电流都确定和分析。我们研究恒定和脉冲电场，专注于瞬态响应区域。这些非相互作用格林函数是非平衡动力学平均场论研究强关联电子非线性响应的重要输入。
2004-08-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Hole probability for noninteracting fermions in a $d$-dimensional trap
空穴概率，即，一个区域没有粒子的概率是许多物体系统中相关性的基准。在$d$维俘获势中，$N$非相互作用费米子处于基态的情况下，我们解析地计算了半径为$R$的球形区域的概率$P(R)$。使用连接到Laguerre-Wishart合奏的随机矩阵，我们表明，对于大$N$和大部分的费米气体，$P(R)$描述的通用标度函数的$k_F R$，我们得到一个精确的公式（$k_F$是当地的费米波矢量）。它表现出一个超指数尾部$P(R)\propto e^{- κ_d (k_F R)^{d+1}}$，其中$κ_d$是一个普遍的振幅，与现有的数值模拟吻合良好。当$R$为费米气体半径的数量级时，空穴几率用一个不普适的大偏差形式来描述，我们对谐振势精确地计算了它。类似的结果也适用于动量空间。
2021-04-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Using an ion trap with two temperature reservoirs to explore nonequilibrium physics
采用分子动力学模拟和基本统计力学相结合的方法，分析了不同温度下两种理想气体中囚禁离子的位置和速度分布。这种系统已在最近开发的MOTion陷阱体系结构中实现。该系统有可能作为在受控环境中研究非平衡统计力学的平台。作为例子，我们展示了一个非麦克斯韦玻尔兹曼速度离子分布的陷阱，崩溃的波动耗散定理，和位置速度排序，其中高速离子状态是在高势能点。我们提出实验来验证这些预测。
2015-10-22 cond-mat.stat-mech
Noninteracting fermions in a trap and random matrix theory
我们回顾了最近的进展，被困费米子的理论使用的技术借用随机矩阵理论（RMT），更一般地说，从理论的决定点过程。在存在陷阱的情况下，在费米子$N \gg 1$数量较多的情况下，空间密度呈现出一个边缘，超过该边缘，空间密度消失。虽然空间相关远离边缘，即接近中心的陷阱，是很好地描述了标准的多体技术，如局域密度近似（LDA），这些方法无法描述的波动接近边缘的费米气体，密度非常小，因此波动增强。事实证明，RMT和决定点过程提供了一个强大的工具箱，研究这些边缘属性的细节。在这里，我们讨论的主要边缘普适性类，最近已确定使用这些现代工具。在维度$d=1$和零温度$T=0$下，这些普适性类与经典酉随机矩阵集合中的标准普适性类一一对应：软边（由“Airy核”描述）和硬边（由“Bessel核”描述）普适性类。我们进一步讨论这些结果的扩展到更高的维度$d\geq 2$和有限的温度。最后，我们讨论相空间中的相关性，即，在位置和动量的空间中，由所谓的维格纳函数表征。
2018-10-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Observation of Relaxation Stages in a Nonequilibrium Closed Quantum System: Decaying Turbulence in a Trapped Superfluid
本研究观测到囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体衰减湍流弛豫的两个 distinct 阶段，即正、逆粒子级联，均可用波湍流理论的自相似解解释，为非平衡量子多体系统弛豫研究提供了重要见解。
2025-01-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Equilibrium and nonequilibrium entanglement properties of 2D and 3D Fermi gases
通过计算扩展空间区域的纠缠熵，研究了二维和三维费米气体的平衡态和非平衡态量子动力学的纠缠特性，这些纠缠熵通常对主导的幂律行为表现出乘法对数修正，对应于对面积定律的对数修正.我们考虑二维和三维费米气体的N个粒子限制在一个有限的空间区域内，例如由一个硬壁陷阱，在平衡T=0，即在其基态，并计算的前几项的渐近大N行为的纠缠熵和粒子涨落的子系统与一些方便的几何形状，这使我们能够显着扩展他们的计算。然后，我们考虑他们的非平衡动力学后，瞬间下降的硬壁陷阱，这使得气体自由膨胀。我们计算了原始陷阱周围空间区域的冯诺依曼纠缠熵随时间的变化。我们表明，在小的时间，它的特点是由与粒子方差的关系$S \approx π^2 V/3$，和乘法对数校正领先的幂律，即$S \sim t^{1-d}\ln(1/t)$。
2013-03-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Exactly solvable nonequilibrium Langevin relaxation of a trapped nanoparticle
在这项工作中，我们研究的非平衡统计性质的弛豫动力学的纳米粒子被困在一个谐波势。我们报告一个精确的时间依赖性的分析解决方案，所产生的随机微分方程的系统的能量在欠阻尼制度的朗之万动力学。利用这种随机热力学方法，我们能够完整地描述纳米颗粒与周围环境之间的热交换过程。作为我们的结果的一个重要后果，我们观察到的热交换波动定理（XFT）在我们的设置，它适用于系统任意远离平衡条件的有效性。通过扩展我们的结果的情况下，$N$ noninterating纳米粒子，我们进行分析渐近极限和直接的数值模拟，证实了我们的分析预测。
2016-10-21 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Work distributions for a trapped Brownian particle in a time dependent magnetic field
本文研究了在含时磁场作用下被囚禁的带电布朗粒子的动力学行为。我们计算不同的时间依赖协议的工作分布。在我们的问题中，热力学功与矢量势随时间的变化有关，而不是早期的研究，其中工作与仅取决于粒子坐标的势的时间变化有关。利用Jarzynski恒等式和Crook等式证明了粒子的自由能与磁场无关，从而补充了Bohr-van Leeuwen定理。我们还表明，我们的系统表现出一定的参数空间中的参数共振。
2007-07-14 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium fluctuations in a harmonic trap with annealed stochastic stiffness
本文研究了过阻尼布朗粒子在谐势阱和退火随机刚度共同作用下的非平衡涨落，利用OU过程建模刚度，解析求解了位置分布、各阶矩、平均功与耗散热，并通过数值模拟验证。
2025-09-16 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics induced by scattering forces for optically trapped nanoparticles in strongly inertial regimes
作为第一近似，作用在光学捕获粒子上的力通常被假设为保守的。在过阻尼液体环境中，非保守力的影响可以忽略不计。然而，其在欠阻尼状态下的影响仍未得到研究。在这里，我们实验研究的梯度和散射力的非线性动力学的被困粒子在各种气压的综合影响，导致显着的低频噪声过剩沿光轴和环形布朗涡旋的出现。我们的研究结果支持，通过数值模拟和理论模型，提供了基本的见解光镊的功能和调查非平衡稳态的存在下，非保守力的手段。
2019-04-09 cond-mat.stat-mech physics.optics
Equilibrium and nonequilibrium many-body perturbation theory: a unified framework based on the Martin-Schwinger hierarchy
我们提出了一个统一的框架，平衡和非平衡多体微扰理论。适用于一般初态的最一般的非平衡多体理论是基于最初由Konstantinov和Perel提出的时间轮廓。其他各种著名的形式主义Keldysh，松原和零温度形式主义，然后作为特殊情况下，出现在不同的假设。我们进一步提出了一个简单的证明威克定理是在同一时间有效的所有这些口味的多体理论。它的出现简单地作为一个解决方案的马丁-施温格族方程的非相互作用的多粒子格林函数与适当的边界条件。我们进一步讨论了Keldysh轮廓上的一般初态的广义Wick定理，并导出了基于Keldysh轮廓和Konstantinov-Perel '轮廓的形式主义在一般初态的情况下是如何相关的。
2013-03-28 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics in one-dimensional strongly interacting two-component gases
该研究推导了带囚禁势的不可穿透Gaudin-Yang模型关联函数的行列式表示，可精确研究非平衡动力学与流体化，还预测了多体反弹效应。
2023-11-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Green's function's approach to the calculation of work statistics
量子多体系统功分布的计算是非平衡量子统计力学领域中的一个重要问题，也是一个难以克服的困难。为了解决这个问题，灵感来自Schwinger-Keldysh形式主义，我们提出了轮廓积分制定的工作统计。在此围道积分的基础上，对任意系统的特征功函数（CFW）进行了微扰展开，得到了在微扰协议下，特征功函数对二阶功参量的近似表达式.利用Kubo-Martin-Schwinger条件证明了涨落定理的有效性。最后，我们使用非相互作用的全同粒子作为一个例子来证明我们的方法的强大。
2020-05-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dynamic control of quantum geometric heat flux in a nonequilibrium spin-boson model
研究了非平衡自旋玻色子模型中的量子几何热通量。通过采用非相互作用的blip近似，这是能够容纳强系统浴耦合，我们表明，存在一个非零的几何热通量只有当二能级系统是非简并的。此外，详细讨论了抽运、不抽运和几何热流的动态控制，并与Redfield弱耦合近似的结果进行了比较。特别是，几何能量转移诱导的调制两个系统浴耦合被确定，这是唯一的强系统浴耦合制度中的量子输运。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Noninteracting fermionic systems with localized losses: Exact results in the hydrodynamic limit
我们研究了非相互作用费米子链中量子猝灭后的幺正动力学与局域耗散之间的相互作用。特别是，我们考虑的增益和损耗过程，费米子添加和删除不相干的效果。我们专注于大距离的耗散源和长时间的水动力极限，其比例是固定的。在这个极限下，局域耗散产生了一个有效的δ势（耗散杂质），局域关联函数的时间演化允许一个简单的流体动力学描述在初始状态下的费米子占领和反射和透射振幅的杂质。我们从微观动力学的从头计算得到这个流体动力学框架。这使我们能够分析表征耗散的影响，几个理论上相关的初始状态，如均匀的费米海，均匀的产品状态，或通过加入两个费米海获得的非均匀状态。在后一种情况下，当增益和损失过程都存在时，我们观察到奇异的非平衡稳态的出现与逐步均匀的密度分布。在所有情况下，对于强耗散，系统的相干动力学被阻止，这是著名的量子芝诺效应的表现。
2022-02-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Nonequilibrium relaxation of a trapped particle in a near-critical Gaussian field
研究了与热涨落标量场线性耦合的探针粒子在谐振势作用下的非平衡弛豫动力学，为光阱胶体在接近其体临界点的流体中的运动提供了一个卡通形象.粒子的平均位置最初从机械平衡的位置位移显示功能长时间的代数尾场的临界点接近，其中的普适指数是确定在任意的空间维度。正如预期的那样，这种行为不能被绝热的方法，假设快速场弛豫捕获。定性的分析，微扰方法的预测证实了数值模拟。
2022-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics and entropy production of a trapped colloidal particle in a complex nonreciprocal medium
本文研究了受剪切流驱动且处于非互易记忆介质中的陷俘Brownian粒子的二维运动，发现当剪切率超过临界值时系统会从稳态转变为非稳态并逃逸陷阱，且跨越稳定性阈值时熵产生率保持有限。
2024-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics and optimal cooling of a dilute atomic gas
表征和优化远离平衡的热力学过程是一个挑战。这对于由少量粒子组成的纳米级系统尤其如此。在这里，我们在理论和实验上研究的非平衡动力学的几个非相互作用的铯原子的气体被限制在一个非谐波光偶极阱和暴露于简并拉曼边带冷却脉冲。我们确定的轴向相空间分布的原子后，每个拉曼冷却脉冲通过跟踪位置分辨荧光成像的气体的演变。我们从它评估的熵产生和统计长度之间的每个冷却步骤。由于没有粒子间的碰撞，单个拉曼脉冲导致一个自身不会热化的非平衡态。热化可以通过结合自由相空间演化和冷却脉冲串来实现。我们最小化的熵产生的目标热状态，以指定的最佳间距之间的序列的等距脉冲，并以这种方式实现最佳热化。最后，我们使用统计长度来验证热力学第二定律的改进版本。总之，这些发现提供了一个一般的，理论和实验，框架来分析和优化远离平衡过程的少粒子系统。
2020-04-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Nonanaliticities and ergodicity breaking in noninteracting many-body dynamics via stochastic resetting and global measurements
Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文研究非相互作用自旋系统中基于测量结果的条件随机重置协议，发现稳态相图出现多类非解析点（半整数自旋为一阶，整数自旋为多临界），且动力学非遍历，机制源于测量关联而非相互作用。
2025-10-13 cond-mat.stat-mech
Stationary superstatistics distributions of trapped run-and-tumble particles
我们提出了一个分析的运行和翻滚粒子被困在外部潜力的热泳势，出现时被困的主动运动被映射到被困被动布朗运动在一个虚构的不均匀的热浴的固定分布。我们详细说明的意义上的非玻尔兹曼-吉布斯平稳分布出现的结果，持续运动的活性粒子。这些平稳分布被解释为非平衡统计力学中的一类分布，称为超统计。我们的分析提供了一个原始的洞察力之间的联系的内在非平衡性质的主动运动和著名的概念，局部平衡用于非平衡统计力学，并有助于理解的有效温度的概念的有效性。特别感兴趣的情况下，关于特定的捕获潜力在其他理论或实验研究中使用，进行了讨论。我们指出，作为一个前所未有的效果，出现的新模式的固定分布的结果耦合的持续运动的捕获潜力，变化足够高的位置。
2019-01-31 cond-mat.stat-mech
Zigzag transitions and nonequilibrium pattern formation in colloidal chains
当外部磁场引起颗粒间的排斥作用时，被光学捕获在线性阵列中的顺磁性胶体颗粒可以形成锯齿形图案。当陷阱突然关闭时，粒子形成具有Z字形对称性的非平衡膨胀图案，即使磁相互作用的强度弱于打破平衡态的线性对称性所需的强度。我们表明，过渡到平衡锯齿形状态总是可能的纯谐波陷阱。对于具有有限高度的非谐陷阱，平衡锯齿态在临界非谐性以上变得不稳定。平衡线配置的正常模式分析表明，增加磁场导致硬化和软化的弹性常数在纵向和横向方向，分别。首先变得不稳定的模式是具有锯齿对称性的模式，这解释了非平衡模式的对称性。我们的分析易于处理的模型有助于进一步深入了解的方式，这些因素的相互作用，如链的长度，流体动力学相互作用，热波动影响实验观察到的非平衡模式的形成和演变。
2013-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle-number scaling of the quantum work statistics and Loschmidt echo in Fermi gases with time-dependent traps
我们研究了d维费米气体在稀态下的非平衡动力学的某些特性与粒子数的关系。我们认为协议需要变化的外部电位，限制在一个有限的空间区域内的颗粒，特别是突然变化的陷阱大小。为了表征费米气体的动力学行为，我们考虑了各种全局量，如不同陷阱大小的基态保真度，与所考虑的协议相关联的量子工作统计，以及测量初始基态与平衡态量子态重叠的Loscherton回波。它们的渐近粒子数依赖性显示非相互作用费米气体的幂律。我们还讨论了短程相互作用的平均功的幂律及其平方起伏的影响，在哈伯德模型和它的连续极限，认为他们一般不改变自由费米气体的粒子数幂律，在任何空间维度。
2019-02-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Exact spectral function and nonequilibrium dynamics of the strongly interacting Hubbard model
本文提出强相互作用一维Hubbard模型关联函数的精确行列式表示，适用于平衡与非平衡场景，并揭示谐波囚禁下从Mott绝缘体释放的费米子与玻色子系统均出现动力学准凝聚。
2024-11-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Nonequilibrium statistics of harmonically trapped run-and-tumble particles: An exact convolution approach
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
该研究针对简谐势阱中耦合热浴的一维奔跑-翻滚粒子，通过奥恩斯坦-乌伦贝克传播子的卷积方法得到位置分布闭式解，修正了早期结果，明确了控制分布转变的无量纲参数，并量化了非平衡特性。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech
Experimental evidence for strong emergent correlations between particles in a switching trap
LPTMS, CNRS, Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay（巴黎南大学萨克雷大学）；Laboratoire de Physique, CNRS, ENS de Lyon（里昂高等师范学校）；ICTS, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院）；Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Energies, CNRS UMR 7589, Sorbonne Université（索邦大学）
本实验研究N=个二维布朗粒子在随机切换刚度的简谐势阱中的行为，发现粒子位置呈现强长程关联，且三类可观测量的实验结果与无相互作用理论预测吻合极佳。
2026-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kernels for noninteracting fermions via a Green's function approach with applications to step potentials
$N$无相互作用的无自旋费米子在基态的量子关联可以用一个称为核的两点函数来表示。在这里，我们开发了一个通用的和紧凑的方法来计算核在一般的捕获势的格林函数相应的单粒子薛定谔方程。对于光滑的潜力，该方法允许一个简单的替代推导的局部密度近似的密度和正弦内核中的大量部分的陷阱中的大$N$限制。它还恢复了所谓的{ \em Airy气体}在边缘的密度和内核。这种方法允许分析在基态的量子关联时，潜在的奇异部分与快速变化的空间。对于高度为$V_0$的方形阶梯势垒，我们推导出密度和核的显式表达式。对于大费米能量$μ>V_0$，它描述了费米气体中两个不同密度区域之间的插值，每个区域由不同的正弦核描述。特别感兴趣的是当$μ=V_0$时方阱电势的{ \em临界点}。在这种临界情况下，虽然在阶跃势的下部有宏观数量的费米子，但在肩部只有有限的$O(1)$数量的费米子，而且这个数量与$μ$无关。特别地，密度表现出代数衰减$\sim 1/x^2$，其中$x$是距跳跃的距离。此外，我们表明，$μ= V_0$周围的临界行为表现出的普遍性与形状的障碍。这是通过（i）光滑势垒（伍兹-撒克逊势）的精确解和（ii）建立核的大距离行为与单粒子波函数的散射振幅之间的一般关系来建立的。
2020-09-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Entropy production and time asymmetry in nonequilibrium fluctuations
实验研究了两个非平衡态系统中非平衡态涨落的时间反演对称性，即在一个匀速运动的阱中的布朗粒子和一个外加平均电流的电路.它们的非平衡涨落的动力学随机性用动力系统理论的单位时间标准熵和时间反演熵来描述。我们目前的实验结果表明，它们的差异等于在玻尔兹曼常数的单位的热力学熵产生。
2007-05-03 cond-mat.stat-mech
Optimizations of Multilevel Quantum Heat Engine with N Noninteracting Fermions Based on Lenoir Cycle
本文研究了在由多层无限深势方阱中的$N$非相互作用费米子组成的量子动力学场中的热机优化问题。费米子作为发动机的工作物质，每个粒子嵌套在不同的能量水平上。通过对量子热机模型的物理参数分析，导出了热机模型的最优性质，对量子热机模型进行了优化。我们研究的模型由一个高能热浴和一个低能沉浴组成。在这两个热源之间发生热漏，将使量子热机模型的效率退化。随着漏热常数的增大，退化程度增大。我们还获得了无量纲功率与发动机效率的循环曲线，其中效率明显受到热泄漏的影响，但与功率输出相反。从曲线上可以看出，随着压缩比的提高，有泄漏的发动机的效率将回到零。最后，我们检查了具有不同水平热漏的每个模型的克劳修斯关系。我们发现，泄漏的模型有一个可逆的过程，对特定的压缩比的每一个变化的热泄漏。然而，由于可逆点之后的$\oint dQ/E>0$，即违反克劳修斯关系，压缩比具有限制。
2022-02-20 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady state of trapped active particles
该研究针对被外势约束的过阻尼活性粒子，在活性噪声关联时间极小的极限下，推导了其非平衡稳态分布的尾部标度形式，精确求得一维任意势场下的大偏差函数并推广到高维旋转对称情形。
2023-08-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Survival Probability of a Ballistic Tracer Particle in the Presence of Diffusing Traps
本文计算了在连续d维空间中，当存在扩散但互不相互作用的陷阱时，示踪粒子沿确定性轨迹运动到时间t的生存概率P_S（t）。特别地，对于以常速度c作弹道运动的示踪粒子，我们得到了P_S（t）的精确表达式，它对所有t都有效，且d<2。对于d \geq 2，我们得到了P_S（t）在大t时的主要渐近性质.在所有情况下，当t较大时，P_S（t）呈指数衰减，P_S（t）\sim \exp（-θt）.我们提供了一个明确的精确表达式的指数θ在尺寸d \leq 2，并为物理相关的情况下，d=3，作为系统参数的函数。
2003-05-16 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium molecular dynamics simulation of rapid directional solidification
我们提出了非平衡分子动力学模拟的结果，从其液相生长的固体二元合金。被认为是制度的高拉速，$V$，其中有一个渐进的过渡，从溶质偏析溶质捕获。在偏析制度，我们恢复的指数形式的浓度分布在液相内。随着$V$的增加，溶质捕获逐渐稳定，我们的结果与Aziz的理论预测很好地一致[J. Appl. Phys. { \bf 53}，1158（1981）]。此外，流体平流速度显示为保持与$V$成正比，即使在这里考虑的最高速度（$V\simeq10$ ms $^{-1}$）。
2000-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium quantum thermodynamics of determinantal many-body systems: Application to the Tonks-Girardeau and ideal Fermi gases
本文发展了一种计算时变势场中量子多体系统功分布特征函数的一般方法，其多体波函数可以表示为Slater行列式形式。我们的结果适用于广泛的系统，包括一个理想气体的无自旋费米子在一维（1D），Tonks-Girardeau（TG）气体的硬核玻色子，以及一维气体的硬核任意子。为了说明我们的方法的实用性，我们专注于TG气体局限于一个任意的时间依赖的捕获势。特别是，我们使用的行列式表示的多体波函数的TG气体的非平衡态热力学的特点，并获得精确的和计算上易于处理的表达式--在Fredholm行列式-平均工作，工作概率分布函数，nonadiabaticity参数，和Loschillary振幅。当应用到谐波捕获TG气体，我们的平均工作和nonadiabaticity参数的结果减少到以前使用另一种方法得到的。接下来，我们提出使用陷阱频率的周期性调制，以便通过利用参数共振现象将系统驱动到高度非平衡态。在这样的驱动协议下，非绝热性参数可以达到大的值，这表明与先前考虑的突然淬火协议相比，在系统上进行了大量的不可逆功。这种设想在超冷原子实验中是可以实现的，有助于对系统所有热力学性质的基本理解。
2020-10-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Josephson oscillations in Bose-Einstein condensates without dissipation
我们对有限尺寸双阱中相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体之间的非平衡约瑟夫森振荡进行了详细的场论研究。我们发现，约瑟夫森结可以维持多个无阻尼约瑟夫森振荡的特征时间尺度$τ_c$没有准粒子被激发的系统。这可以解释最近的相关实验。在更大的时候，动态的交界处的离散准粒子水平之间的快速拉比振荡。我们预测，自陷BEC态将被这些拉比振荡破坏。
2009-09-15 cond-mat.other cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Full counting statistics for interacting trapped fermions
我们研究了$N$无自旋费米子的基态，它在一维空间中受到一个外部势的限制，具有一般Calogero-Sutherland型的长程相互作用。对于某些潜在的选择，该系统映射到标准的随机矩阵合奏的戴森指数$β$的一般值。在费米子模型中，$β$控制着相互作用的强度，而$β=2$对应于非相互作用的情况。我们研究了费米气体中宏观尺寸的区域$\cal{D}$中费米子${\cal N}_{\cal D}$数的量子涨落。我们预测，对于一般的$β$，${\cal N}_{\cal D}$的方差随着$N \gg 1$的$A_β \log N + B_β$而增长，并且我们得到了$A_β$和$B_β$的公式。这是基于一个明确的计算$β\in\left\{ 1,2,4\right\} $和一个猜想，我们制定一般$β$。这一猜想进一步使我们能够得到一个通用的公式，更高的累积量的${\cal N}_{\cal D}$。我们的结果的方差在微观制度被发现是一致的Luttinger液体理论与参数$K = 2/β$的预测，并允许超越。此外，我们提出了家庭的相互作用费米子模型在一维，在其基态，可以映射到随机矩阵模型。我们得到的平均费米子密度为这些模型的一般相互作用参数$β$。在某些情况下，费米子密度表现出有趣的转变，例如，我们得到了一个非相互作用的费米子制定的Gross-Witten-Wadia模型。
2021-11-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Relaxation of a Colloidal Particle into a Nonequilibrium Steady State
本文研究了单个胶体球在两个非平衡稳态之间周期性运动的弛豫过程。在实验上，这是通过驱动粒子沿环形陷阱施加扫描光镊。我们发现，松弛时间后，概率分布已经放松是相同的，通过稳态测量得到的。在定量协议与理论计算的弛豫时间强烈增加时，驱动系统进一步远离热平衡。
2009-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directed motion and useful work from an isotropic nonequilibrium distribution
我们证明了一个经典粒子的气体被困在一个外部的非对称势进行准周期运动，如果它的初始速度分布的温度$T_{ne}$不同于平衡温度，$T_{eq}$。效果的大小由$T_{ne}-T_{eq}$的值确定，运动的方向由该表达式的符号确定。气体粒子的“加载”和“卸载”改变了它们的运动方向，从而产生了类似穿梭运动的可能性。该系统作为卡诺引擎工作，其中在非平衡分布的动力学部分和势部分之间的热流产生有用功。
2007-11-26 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of observables for free fermions in a harmonic trap at finite temperature
本文研究了有限温度下束缚阱中的一维无相互作用无自旋费米子系统。首先，我们推导出一个有用的和一般的关系，占领数的波动有效的任意限制陷阱，以及为正则和巨正则系综。利用这个关系，我们得到紧凑的表达式，在谐波陷阱的情况下，为某些观测量的费米子的位置，$\mathcal{L}=\sum_n h(x_n)$的函数的总和的形式的方差。这样的观测量也被称为位置的线性统计量。正如预期的那样，我们明确表明，这些波动依赖于在热力学极限的合奏，而不是平均量，这是合奏独立。我们应用我们的一般形式计算了有限温度下正轴上费米子$\mathcal{N}_+$数的涨落。我们的分析结果进行了比较，数值模拟。我们讨论的局限性的性质方面的结果的普遍性。
2018-02-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Two dimensional Coulomb gas in a non-conservative trap
研究了非保守旋转力下二维Coulomb gas的非平衡稳态，发现旋转力使椭圆液滴倾斜并产生同心电流，大旋转力下液滴变圆，结果由流体力学计算和数值模拟验证。
2025-09-12 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamics of nanoscale steady states far from equilibrium
我们开发了一个精确的量子热力学描述的非相互作用的纳米级的稳定状态，强烈耦合与多个水库。它表明，存在一个稳态的热力学函数，正确地占多端Landauer-Büttiker公式的量子输运的电荷，能量或热量，通过非平衡热力学关系的扩展。它的显式形式得到一个单一的玻色子或费米子水平的宽带限制，并确定相应的热力学力（亲和力）。Onsager互惠关系的非线性推广。我们建议，稳态热力学函数也能够表征热波动占主导地位的临界运输的热流波动。本文还指出，对于具有局域相互作用的自旋简并单能级，所提出的非平衡稳态热力学关系似乎仍然成立。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Survival probability of an immobile target surrounded by mobile traps
我们研究分析，在一个维度上，生存概率$P_{s}(t)$的时间$t$的一个不动的目标周围的相互不相互作用的陷阱，每个执行连续时间随机游走（CTRW）在连续空间。我们考虑一个一般的CTRW对称和连续（但在其他方面任意）的跳跃长度分布$f(η)$和任意的等待时间分布$ψ(τ)$。陷阱最初以密度$ρ$均匀地分布在空间中。我们证明了一个确切的关系，有效的所有时间$t$，$P_s(t)$和预期的最大$E[M(t)]$的陷阱过程的时间$t$之间，而一般的随机运动$x_{\rm trap}(t)$的每个陷阱。当$x_{\rm trap}(t)$表示具有任意$f(η)$和$ψ(τ)$的一般CTRW时，对于大的$t$，我们能够精确地计算$E[M(t)]$的渐近行为中的前两个前导项。这使我们能够随后计算精确的渐近行为，$P_s(t)\sim a\, \exp[-b\, t^θ]$，对于大的$t$，与拉伸指数$θ$和常数$a$和$b$的任意CTRW的精确表达式。通过选择适当的$f(η)$和$ψ(τ)$，我们恢复了以前已知的结果扩散和亚扩散陷阱。然而，我们的结果是更一般的，包括，特别是，超扩散的陷阱，以及完全异常的陷阱。
2012-06-11 cond-mat.stat-mech
Multiple dynamic transitions in nonequilibrium work fluctuations
研究了二维各向异性简谐势阱中扩散粒子在非保守漂移力作用下的含时功概率分布函数$P(W)$.我们发现，表征稀有事件概率的$P(W)$的指数尾部形状经历了一系列的动态过渡的时间。这些显着的锁定-解锁型转变的结果从一个复杂的相互作用之间的旋转模式引起的非保守力和各向异性衰减模式，由于保守的吸引力。我们期望大多数高维动力系统都能表现出类似的多重动力学跃迁。
2013-11-14 cond-mat.stat-mech
Optimal control with a strong harmonic trap
二次捕获势被广泛用于实验探测生物聚合物和分子机器，并在操纵分子动力学模拟中驱动跃迁。近似能量景观局部二次，我们设计多维捕获协议，最大限度地减少耗散。所设计的协议易于求解，适用于广泛的系统。近似不依赖于快速或缓慢的限制，是有效的任何时间提供的捕获潜力是足够强的。我们证明了实用程序的设计协议与一个简单的模型，周期性驱动的旋转电机。我们的结果阐明了有效的单分子操纵和有效的非平衡自由能估计的原则。
2022-08-09 cond-mat.stat-mech
Sluggish quantum mechanics of noninteracting fermions with spatially varying effective mass
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；LPTMS, CNRS, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay（理论与数学物理实验室，法国国家科学研究中心，巴黎第十一大学，萨克雷大学）；Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究非相互作用费米子在空间变化有效质量下的量子行为，推导出精确的本征函数和量子传播子，揭示了多体 ground state 的确定性点过程及关联核的尺度形式。
2026-04-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement structure of current-driven diffusive fermion systems
当一个扩展的系统在其相对的边界处耦合到两个不同温度或化学势的储层时，它不能实现全局热平衡，而是被驱动到一组载流非平衡状态。尽管这种情况与金属系统有着广泛的相关性，但对由此产生的长时间状态的纠缠结构的研究有限，部分原因是解决无序相互作用电子的现实模型的根本困难。我们研究这个问题，仔细分析两个“玩具”模型的相干量子输运的扩散费米子：著名的三维，非相互作用的安德森模型和一类随机量子线路的量子比特链，这正好映射到一个扩散，相互作用的费米子问题。重要的是，随机电路模型也可以被调整为费米子之间没有相互作用，类似于安德森模型。我们发现，驱动非相互作用费米子的长时间状态表现出体积定律的互信息和纠缠，无论是我们的随机电路模型和非平衡稳态的安德森模型。在相互作用下，随机电路模型是量子混沌的，接近局域平衡，只有短程纠缠。这些结果为电流驱动的量子混沌系统中局域平衡的出现提供了一个通用的图像，也提供了稳定的，高度纠缠的多体状态的例子。我们将讨论在低温介观导线或超冷原子气体中探测这些效应的实验技术。
2019-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Fluctuation-response relation for a nonequilibrium system with resolved Markovian embedding
Raymond & Beverly Sackler School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒化学学院）；University of Strasbourg and CNRS, CESQ and ISIS, UMR 7006（斯特拉斯堡大学和法国国家科学研究中心，CESQ和ISIS，UMR 7006）；Raymond & Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学学院）；Institut für Physik, Humboldt Universiät zu Berlin（柏林洪堡大学物理研究所）
该研究通过实验验证了在非马尔可夫动力学中，通过解析马尔可夫嵌入可恢复涨落-响应关系，并展示了稳态相关性在确定响应中的作用。
2026-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Forces from coarse-graining nonequilibrium degrees of freedom: exact results
本研究探究非平衡定态下简谐阱示踪粒子的弛豫动力学，推导不同非平衡场景下的解析结果，发现非平衡粗粒化产生的额外力等特性，并提出通过条件化与钉扎弛豫的测量对比确定非平衡力的实验方法。
2024-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics of the Jaynes-Cummings dimer
本文研究含Kerr非线性的Josephson耦合Jaynes-Cummings二聚体非平衡动力学，结合半经典与量子分析揭示自陷、相干丧失及光子介导的量子比特纠缠机制。
2024-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Inferring equilibrium transition rates from nonequilibrium protocols
本文提出基于随机热力学的理论，利用Kawasaki关系和非平衡过渡态理论，从非平衡轨迹推断平衡转变速率，在多个维度示例中优于Bell定律方法，适用于分子模拟和力谱实验。
2022-08-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
