Computing the optimal protocol for finite-time processes in stochastic thermodynamics
要求最佳的外部控制参数的协议，最小化驱动纳米尺度系统从一个平衡态到另一个在有限的时间，Schmiedl和Seifert（{ \it物理。{ \bf 98}，108301（2007））发现欧拉-拉格朗日方程是关联函数的非局部积分-微分方程。对于两个线性的例子，我们展示了如何这个积分微分方程可以解析求解。对于非线性物理系统，我们展示了如何找到最佳协议的数值，并证明可能存在几个不同的最佳协议同时，我们提出的最佳协议，有一个，两个和三个跳跃，分别。
2008-01-19 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic relations and fluctuations in the Tsallis statistics
用物理量研究了Tsallis统计中的热力学关系。通过假设热力学第一定律的形式，引入了一个与Tsallis熵有关的附加熵变量。Tsallis统计量的波动是在引入熵变量的帮助下用物理量推导出来的。结果表明，Tsallis统计量中物理量涨落的均方与常规统计量中的均方相同。同时还导出了Tsallis熵涨落的均方和Tsallis温度涨落的均方。Tsallis熵相对涨落的均方和Tsallis温度相对涨落的均方用热容表示。结果表明，Tsallis量的涨落在熵参数$q$的Tsallis统计量中具有与$q$相关的项.
2023-02-07 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
Relating thermodynamic quantities of convex-hard-body fluids to the body's shape
本文建立凸硬粒子流体热力学与粒子形状的映射及ε微扰理论，推导领头阶状态方程，并用椭圆流体解析与Monte-Carlo模拟验证相变随ε线性移动。
2025-06-14 cond-mat.stat-mech
Optimal protocols and universal time-energy bound in Brownian thermodynamics
我们提出了一种优化策略来控制随机系统的动态从一个热平衡转移到另一个，并将其应用于实验的布朗粒子在压缩下的光阱。基于一个变分原理，把传输时间和所花费的工作在一个平等的基础上，我们的策略导致一个家庭的协议，要么是最佳便宜的给定的持续时间或最佳快速给定的精力充沛的成本。这种方法揭示了传输持续时间和消耗的工作之间的普遍关系$Δt\,ΔW \ge (Δt\,ΔW)_{\rm opt}$。我们通过实验验证，只有与优化的协议达到下限。
2019-06-09 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic quantities of two-dimensional Ising models obtained by noisy mean field annealing and coherent Ising machine
噪声平均场退火（NMFA）是一种模拟相干伊辛机（CIM）的算法，CIM是一种解决伊辛问题的光学系统。NMFA再现了有限大小系统的CIM的求解性能，即使它简化了自旋之间的相互作用与平均场近似。然而，最近的实验观察各种热力学量显示，CIM可以捕获的平均场不能捕获的二维伊辛模型的相变。这种情况导致了一个根本的问题，以及如何以及NMFA可以捕获周围的相变的热力学量的功能。本文回答了NMFA再现了平均场的热力学特征，但不能再现CIM结果的问题。这表明，在抽样方面，CIM的表现水平超过了NMFA。
2023-02-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic optimization of finite-time feedback protocols for Markov jump systems
本文结合最优传输理论与可达到的 Fano 不等式，研究马尔可夫跳跃系统中麦克斯韦妖控制的有限时间反馈过程，给出固定信息消耗下最小熵产生的可达界限及最优协议。
2025-03-17 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of Fisher information
本文研究 Fisher 信息的随机热力学，通过引入两种初始条件刻画其涨落与准统计，揭示平均 FI 对初始条件和路径的依赖，并分析其对不可逆功、熵及热统计不等式的作用。
2025-01-03 cond-mat.stat-mech
Transporting Baguettes With Minimal Action: The Geometry of Optimal Nonequilibrium Processes in Stochastic Thermodynamics
论文借助最优输运与随机热力学几何，研究有限时间非平衡状态变化的最小功协议，并通过精确控制、自适应采样和测地线—反绝热分解解释其不连续与非单调特性。
2025-09-26 cond-mat.stat-mech
Effects of Sample Specific Variations and Fluctuations of Thermal Occupancy on Fluctuations of Thermodynamic Quantities
热力学量的波动的标准结果是根据采样相同的系统，是在不同的，不完全平衡的状态的假设。这些结果适用于在一个特定的宏观体随时间的波动，并可以追溯到热占位的波动。当研究许多相同制备但不相同的系统时，由于样品之间的变化而引起的介观波动会导致热力学量的波动。我们研究了介观涨落和热占位涨落的联合作用。特别是，我们评估的总粒子数和比热波动的二维，非相互作用的电子气在经典的可积和混乱的情况下。
2008-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite time thermodynamics for a single level quantum dot
研究了单能级费米子系统通过隧道结与热库相互作用的有限时间热力学。从量子主方程计算出在有限时间内单个能级在初始较高值和最终较低值之间移动时从系统中提取最大功的最优协议。计算还产生了最佳协议，以提高能级与系统上的工作量最少的支出。最优协议在初始和最终时刻显示不连续跳跃。
2009-09-21 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic quantities of independent harmonic oscillators in microcanonical and canonical ensembles in the Tsallis statistics
研究了微正则和正则系综中$N$独立谐振子的能量和熵，以及熵参数$q$的Tsallis量子统计，其中$N$是谐振子的个数，且$q$的值大于1.用物理温度表示能量和熵，得到了能量和Rényi熵的表达式。微正则系综和正则系综之间的区别在于正则系综中存在$N$和$q$的条件：$N(q-1)<1$。这个条件在微正则系综中不出现。熵在正则系综中是$q$依赖的，而在微正则系综中不是$q$依赖的。对于$N(q-1)<1$，熵的差异非常小，正则系综中的熵与微正则系综中的熵基本上没有区别。
2022-06-24 cond-mat.stat-mech
A General Approach to the Investigation of Soft Materials by Statistical thermodynamics Formalism
在这项研究中，内能（U），电场（E）和粒子数（N）指定的系统量，即蛋白质的化学量。在热力学框架下，得到了蛋白质在水溶液中溶解时的有效场热容与总偶极矩热容之间的关系，以及溶解过程中的焓、熵和吉布斯自由能增量之间的关系。通过考虑系统处于热浴中的正则分布函数，考虑系统处于热和电场浴中的宏观正则分布函数，再考虑系统处于热和粒子数浴中的宏观正则分布函数，计算了系统的宏观正则分布函数。借助于自由能，将配分函数与宏观正则量联系起来。通过将理论计算与实验结果曲线拟合，努力了解蛋白质的结构。
2004-10-05 cond-mat.stat-mech
Statistics of Anyon Gas and the Factorizable Property of Thermodynamic Quantities
利用任意子的统计分布函数，求出了高温极限下的第八类病毒系数和低温极限下的状态方程。微扰结果表明，自由任意子气体的热力学量$Q(α)$可以用理想玻色（$α=0$）和费米子（$α=1$）气体的特征项进行因子分解，即，$Q(α) = αQ(1) + (1-α) Q(0)$。本文证明了任意子统计量与玻色-费米子嬗变系统统计量之间的等价性可以建立热力学量的可因式分解性质，这是我们在最近的一篇论文（hep-th/0308095; Phys.Rev.E51（1995）3729）中发现的
2007-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech hep-th
Definition and relevance of nonequilibrium intensive thermodynamic parameters
我们表明，密集的热力学参数与添加剂守恒量可以自然地定义从统计方法在远离平衡稳态系统，在很少的假设下，没有任何细致平衡的要求。它可以适用于，例如，到耗散系统，如体积或质量仍然守恒的颗粒气体，或到具有周期性边界条件的系统，其中存在守恒量的通量。我们强调这个概念的有用性，以表征不同的非平衡相的共存，并讨论了两个不同的系统之间的接触的影响，在测量问题。
2006-04-03 cond-mat.stat-mech
Efficient numerical evaluation of thermodynamic quantities on infinite (semi-)classical chains
本文提出了一种有效的数值方法来计算（准）一维经典系统的自由能密度和相关的热力学量，该方法将传递算子方法与积分核的数值离散化相结合，采用积分规则。对于解析核，该技术表现出指数收敛的正交点的数量。作为演示，我们应用该方法的经典粒子链，半经典非线性薛定谔方程和一个经典系统的圆柱晶格。
2020-06-24 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
Thermodynamic metrics and optimal paths
现代热力学的一个基本问题是，分子尺度的机器如何在远离热平衡的情况下做有用功，而又没有过多的耗散。为此，我们推导出一个摩擦张量，诱导黎曼流形上的热力学状态的空间。在线性响应机制下，这种度量结构控制了有限时间变换的耗散，并赋予最优协议许多有用的特性。我们讨论了现有的热力学长度形式主义的连接，并证明了这个度量的效用，通过解决一个简单的非平衡模型中的最优控制参数协议。
2012-05-08 cond-mat.stat-mech
Exact physical quantities of a competing spin chain in the thermodynamic limit
该研究针对含多种耦合与非平行边界磁场的竞争自旋链，在热力学极限下求解了不同参数区的零根密度、表面能和元激发，揭示了其因相互作用竞争而异于Heisenberg自旋链的特性。
2023-08-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Direct Calculation of Thermodynamic Quantities for Heisenberg Model
研究了有限温度下的XXX海森堡模型。自由能的推导不依赖于热贝特法和量子转移矩阵法。这一结果与用热贝特法导出的自由能完全一致。首次给出了团簇展开系数的任意阶显式表达式。
2002-12-13 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamic geometry of minimum-dissipation driven barrier crossing
我们探讨了一个简单的系统，模拟单分子力延伸实验中的核酸发夹的动力学的热力学几何。接近平衡，最佳（最小耗散）驱动协议由广义线性响应摩擦系数。我们的分析和模拟表明，驱动协议的摩擦系数在亚稳态区域之间的界面处急剧上升，这导致最小耗散协议在亚稳态盆地内快速驱动，但随后在界面处停留最长时间，使热波动最大时间将系统踢过障碍。直观地说，相同的原理一般适用于自由能估计（在操纵分子动力学模拟和单分子实验），提供了一个设计原则的随机对象之间的有效耦合的建设，并作出预测进化的生物分子马达的建设。
2016-11-03 cond-mat.stat-mech
Optimal Control in Stochastic Thermodynamics
本文回顾了随机热力学中最小耗散最优控制的理论进展、精确解、近似方法及其与最优输运理论的联系，并指出当前是将其应用于化学与生物系统的合适时机。
2023-04-11 cond-mat.stat-mech
Beyond Linear Response: Equivalence between Thermodynamic Geometry and Optimal Transport
本文证明过阻尼动力学中热力学几何与 L2 最优输运几何等价，并提出测地线加反非绝热项的最优协议构造方法，超越线性响应区域且计算可处理，成功解释双阱协议中的非单调行为与端点跳跃现象。
2024-04-26 cond-mat.stat-mech
Conservation laws and symmetries in stochastic thermodynamics
唯象非平衡态热力学描述了守恒量（如物质、能量和电荷）如何从外部储存器流过系统，以及它们如何不可逆地从一种形式退化为另一种形式。随机热力学是在系统的配置空间中循环的概率通量。这两个框架的一致性是由局部细致平衡条件授予的，该条件指定了在配置之间的单个转换期间与储层交换的物理量的量。我们表明，拓扑结构的配置空间至关重要地决定了数量的独立的热力学亲和力（力），水库产生的系统，并提供了一个通用的算法，产生的基本亲和力和共轭电流的总耗散，基于宏观守恒定律的电流和微观对称性的亲和力之间的相互作用。
2016-08-22 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and optimal protocols of multidimensional quadratic Brownian systems
我们刻画了多维二次过阻尼系统的有限时间热力学过程。解析表达式提供的热量，工作，和耗散的系统协方差矩阵的任何演变。协方差矩阵之间的Bures-Wasserstein度量自然地作为耗散的局部量词出现。如何应用这些几何工具，以确定最佳的协议的一般原则进行了讨论。专注于相关的慢驾驶限制，我们展示了如何这些结果可以用来分析的情况下，实验控制系统是部分的。
2022-03-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Minimally dissipative information erasure in a quantum dot via thermodynamic length
在这项工作中，我们探索使用热力学长度，以提高实验协议的性能。特别是，我们实现了兰道尔擦除的驱动电子在半导体量子点的水平，并比较了标准的协议，其中的能量是线性增加的时间与一个来自几何优化。后者是通过选择一个合适的度量结构，其测地线对应于最佳的有限时间热力学协议在慢驱动制度。我们的实验表明，测地线驱动最大限度地减少耗散缓慢的协议，一个更大的改进，因为一个接近完美的擦除。此外，几何方法还导致更小的耗散，即使当方案的时间变得与系统的平衡时间尺度相当时，即，远离慢行模式我们的研究结果还说明，在一个单电子设备中，热力学几何的基本原则：最佳的有限时间热力学协议是那些具有恒定的耗散率沿过程。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal protocols for minimal work processes in underdamped stochastic thermodynamics
对于具有外部可控时变势的系统，最优协议使得在两个给定的平衡态之间有限时间过渡所花费的平均功最小。对于忽略惯性效应的过阻尼动态，已发现最优协议涉及在过程的开始和结束时的控制参数的跳跃。包括惯性项，我们表明，这一功能不仅持续存在，但即使是三角洲峰状变化的控制参数在两个边界使过程最优。这些结果是通过分析两个简单的范例的情况下获得的：第一，布朗粒子拖动的谐波光阱通过粘性流体，第二，布朗粒子的光阱与时间相关的刚度。这些见解可以用来改善自由能计算通过热力学积分或“快速增长”的方法使用Jarzynski的平等。
2008-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact physical quantities of the XYZ spin chain in the thermodynamic limit
本文利用 $T-Q$ 关系、Bethe 根结构及相关多项式零点分布，求解周期或扭曲边界 XYZ 自旋链在热力学极限下的表面能与激发能，并通过 DMRG 验证。
2024-11-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Optimal protocols and optimal transport in stochastic thermodynamics
小系统热力学已成为统计物理的一个重要领域。它们被控制器从平衡中驱出，自然会提出这样的控制器如何能被优化的问题。我们表明，在小系统热力学的优化问题解决（确定性）的最佳运输，非常有效的数值方法已经开发出来，其中有应用在宇宙学，流体力学，物流，和许多其他领域。我们表明，特别是，最小化预期的热量释放或在有限时间内的非平衡过渡过程中所做的工作是解决了Burgers方程的宇宙和质量输运的Burgers速度场。因此，我们的贡献大大扩展了小系统热力学可解优化问题的范围。
2010-12-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamic properties of the exactly solvable transverse Ising model on decorated planar lattices
利用广义映射变换技巧，得到了修饰平面晶格上横向伊辛模型的精确解.在这个方案中，基本的热力学量计算不同的平面晶格与任意自旋的装饰原子。特别注意已支付给调查的横向场的影响下的系统的磁性能的调查。最有趣的相图，补偿温度和几个热力学量的数值结果进行了详细讨论的亚铁磁版本的模型。
2002-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Geometric Microcanonical Thermodynamics for Systems with First Integrals
在多体哈密顿系统的一般情况下，用一个自治的哈密顿量$H$来描述，并且用$K\geq 0$独立的守恒量，我们导出了微正则热力学。基于微分几何，我们用一种简单的方法导出了微正则熵及其对守恒量的导数。在这样的方式中，我们表明，所有的热物理量，如温度，化学势或比热，测量作为一个微正则平均适当的微观动力学函数，我们已经明确推导。我们的方法也适用于不可分的哈密顿量的情况下，通常定义的动力学温度，由维里定理，不适用。
2012-05-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Hybrid Thermal Machines: Generalized Thermodynamic Resources for Multitasking
热机通过与储存器交换能量和可能的额外守恒量（如粒子）来执行有用的任务，如做功、冷却或加热。在这里，我们认为热机器，同时执行一个以上的有用的任务，这些“混合热机器”。我们概述了它们的限制所施加的热力学热力学定律，我们量化的效率方面的性能。为了说明其全部潜力，被认为是具有多个保守量，广义吉布斯系综描述的水库。介绍了一种混合热机的极小模型，其特征在于三个水库和两个守恒量，能量和粒子数该模型可以很容易地实现在基于量子点的热电设置，并考虑到现实的参数混合制度是可访问的。
2020-11-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
How to build Hamiltonians that transport noncommuting charges in quantum thermodynamics
非对易守恒量最近成为量子热力学的一个分支。在传统的热力学中，一个感兴趣的系统和一个环境交换能量、粒子、电荷等量，这些量是全局守恒的，并由厄米算符表示。直到几年前，这些运算符还被隐含地假设为彼此可交换。释放运营商无法交换，使许多理论发现-关于参考系，熵产生，资源理论模型等，很少有工作将这些结果从抽象理论到实验现实。本文提供了一种系统地建立这座桥梁的方法：我们提出了一个处方，用于构建哈密顿量，在全球范围内保持非对易量，同时在本地传输量。哈密顿量可以将任意多个子系统耦合在一起，并且可以是可积的或不可积的。我们的哈密顿量可以用超导量子、超冷原子和俘获离子来物理实现。
2022-01-19 cond-mat.stat-mech hep-lat hep-th
Mixed Heisenberg Chains. II. Thermodynamics
我们考虑的热力学性质，如比热，磁化率，交替海森堡自旋链。由于隐藏的伊辛对称性，这些链可以分解成一组有限的链片段。求热力学量的问题实际上分为两部分。首先，我们处理有限的对象，其次，我们可以把碎片到一个统计系综。作为耦合常数的函数，模型在热力学量上表现出特殊的特征，如比热在足够低的温度下出现双峰。这些特征源于零温下的一阶量子相变，这在本工作的第一部分中已经进行了研究。
1998-09-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Work, entropy production, and thermodynamics of information under protocol constraints
在许多现实世界的情况下，有限制的方式，其中一个物理系统可以被操纵。我们调查的熵产生（EP）和可提取的工作，使系统从一些初始分布$p$到一些最终分布$p'$，给定的主方程组可用于驱动协议服从一些约束。我们首先推导出EP和可提取功的一般界限，以及将非平衡自由能分解为“可获得的自由能”（给定一组约束条件，可提取为功）和“不可获得的自由能”（必须作为EP耗散）。在类似的静脉，我们认为在约束的存在下的信息的热力学，并将测量中获得的信息分解为“可访问”和“不可访问”的组件。这种分解允许我们考虑同一系统的不同测量的热力学效率，给定一组约束。我们使用我们的框架来分析协议的对称性，模块化和粗粒度的约束，并考虑各种例子，包括Szilard盒，二维伊辛模型，和多粒子闪烁棘轮。
2021-10-19 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Calculation of non-universal thermodynamic quantities within self-consistent non-perturbative functional renormalization group approach
本文提出了一个适用于计算具有任意范围自旋相互作用的$n$ -矢量模型中非普适量的自洽重整化方案。该方法是基于消除层内的波动场分量定义的层蛋糕表示的传播。在局域势近似下求解了非微扰的重整化群（RG）方程。本文计算了立方晶格上$n=1-3$矢量自旋模型的临界温度，与已知的估计值非常吻合。几个临界振幅和磁化曲线的伊辛模型上的简单立方晶格内的方法计算比较，以及从文献来源的值。有人认为，统一的方法与集群技术将有可能治疗现实的晶格模型与多自旋相互作用，并在一个统一的框架内描述任何类型的相变。除了RG方程外，层饼技术还可以用于泛函格点哈密顿量中局域相互作用的精确部分重整化。这一过程降低了相互作用的强度，在某些情况下，这可以使它们适合微扰处理。
2019-04-23 cond-mat.stat-mech hep-lat
Foundations of a Finite Non-Equilibrium Statistical Thermodynamics: Extrinsic Quantities
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
本文针对统计热力学基础的长期争议，构建有限非平衡系统统计热力学框架，修正吉布斯熵公式解释熵增，解决多个经典佯谬，并通过扩散理想气体验证外延量的平衡一致性。
2022-01-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Stochastic thermodynamics in the quantum regime
本文建立了一种描述受驱动的失平衡开放量子系统的随机热力学的形式。一个随机的薛定谔方程允许构建量子轨迹描述的动态系统状态矢量的存在下，最终监测的环境。热力学量定义在单量子轨道水平，独立于任何能量测量，在协议的任何时间。因此，我们确定相干的贡献，没有经典的同行，导致量子涨落的热力学量。这种形式主义最终导致熵的中心涨落定理，扩展了经典随机热力学中的量子机制结果。的热印记的相干性的Jarzynski平等的一个简单的实施进行了研究，开辟了途径的热力学方法去相干。
2016-10-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energy Dissipation Bounds for Autonomous Thermodynamic Cycles
在热力学过程中，有多少自由能不可逆地损失？对于确定性协议，能量耗散的下限来自于与在有限时间内将系统推离平衡相关联的热力学摩擦。最近的工作也限制了精确移动单个自由度的成本。使用随机热力学，我们计算一个自主控制系统的总能量成本，同时考虑热力学摩擦和熵成本，精确地指导一个单一的控制参数。我们的研究结果对通常对绝热极限的理解提出了挑战：在这里，即使无限慢的协议在能量上也是不可逆的。
2021-03-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Optimal finite-time processes in stochastic thermodynamics
对于像胶体颗粒或嵌入热浴中的单个生物分子这样的小系统，外部控制参数的最佳方案使在有限时间内将系统从一个给定的平衡态驱动到另一个所需的平均功最小化。在一般情况下，这个最佳协议服从一个积分微分方程。显式的解决方案都为移动的激光陷阱和时间依赖的强度，这样的陷阱显示有限的跳跃的最佳协议是典型的在开始和结束的过程。
2007-01-23 cond-mat.soft 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
Harmonic oscillators from displacement operators and thermodynamics
在这项调查中，位移算子被重新审视。我们建立了一个连接之间的埃尔米特版本的运营商与著名的外尔订购。此外，我们还研究了位移简谐振子和位移各向异性二维非厄米谐振子的量子特性。通过构造这两个谐振子的配分函数，我们能够从它们的能谱中导出几个热力学量。对这些量的特征进行了详细的描述和分析。
2018-10-23 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Extended Thermodynamic Relation and Fluctuation Theorem in Stochastic Dynamics with Time Reversed Process
我们考虑一个由两个随机运动微分方程描述的随机模型，一个是随机向前演化的时间，另一个是向后的时间。我们进一步引入了两个过程的平均量，并按照关本的策略构造了扩展的热力学关系。利用这个关系，我们导出了关于引入的平均量的涨落定理，如Seifert关系、Jarzynski关系和Komatsu-Nakagawa非平衡定态。
2009-07-20 cond-mat.stat-mech hep-ph nucl-th
Thermodynamic Cost of Recurrent Erasure
本文研究有限时间内反复改变简谐势阱刚度实现重置的热力学代价，推导功的矩生成函数，分析均值与方差，并给出使平均代价最小化的最优协议及其闭式表达式。
2025-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relations from exchange fluctuation theorems
热力学测不准关系（TURs）严格限制了热力学量在熵产生方面的波动。在这项工作中，我们确定了最紧密的（和饱和）矩阵值TUR，可以从交换波动定理描述多个系统之间的热量和粒子流的统计。我们的结果适用于量子和经典系统，经历一般的非马尔可夫和非平稳过程。此外，它不仅提供了范围的方差，而且为热力学量之间的相关性。为了证明TURs与纳米级机器设计的相关性，我们考虑了一个两量子位SWAP引擎进行奥托循环的操作，并展示了我们的结果如何用于对热和功之间的相关性进行严格限制。
2019-08-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Fluctuation Theorems
实验技术的最新进展使人们能够在单分子和原子水平上测量和控制系统。在这里，获得有关涨落热力学量的信息对于理解小系统的非平衡热力学行为至关重要。为了实现这一目标，随机热力学提供了一个理论框架，和非平衡等式，如Jarzynski等式和波动定理提供了有关波动的热力学量的关键信息。本文综述了量子涨落理论的最新进展，包括在热力学与信息联系中起着关键作用的麦克斯韦妖的研究。
2018-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
A thermodynamic approach to optimization in complex quantum systems
本文提出用低能态非马尔可夫浴将量子系统能量最小化转化为热力学冷却，发现最优冷却发生在浴的量子相变区域，并设计两步协议在保持相干性的同时增强冷却效果。
2024-03-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Regulating protocols of globally coupled continuum systems: Effects on dynamics and thermodynamics
本研究针对全局耦合化学系统，对比两种调控控制参数的协议对集体动力学及非平衡热力学的影响，揭示耦合系统调控的独特性，为集体行为操控提供参考。
2024-10-11 cond-mat.stat-mech nlin.CD nlin.PS
Thermodynamics of Lattice Heteropolymers
我们计算HP晶格蛋白质的热力学量的多规范链增长算法，连接的新变种的修剪富集Rosenbluth方法（nPERM）和平坦的直方图采样的整个能量空间。由于我们的方法直接模拟态密度，我们获得了所有温度下系统的热力学量的结果。特别是，该算法使我们能够准确地模拟通常难以访问的低温区域。因此，可以对基态和致密球之间的低温转变进行详细的分析。
2003-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Thermodynamically Consistent Lindbladians for Quantum Stochastic Thermodynamics
本文提出一个基于局部量子细致平衡的 Lindblad 框架，用于研究开放量子系统的非平衡热力学，推导功和热的联合涨落定理及最优协议，并修正量子布朗运动主方程以优化热力学过程。
2025-02-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics of quantum maps with and without equilibrium
我们研究了一个量子系统的随机热力学，该量子系统的动力学由一个完全正的保迹（CPTP）映射描述，作为其与热浴相互作用的结果。我们定义CPTP映射的平衡CPTP映射的不变状态，使熵产生由于映射的作用在不变状态为零。热图是具有平衡的CPTP图的一个子群。一般来说，对于CPTP图，热力学量，如熵产生或对系统所做的功，取决于系统及其环境的组合状态。我们表明，这些数量可以写在系统的性质与平衡映射。我们得到的关系是有效的任意耦合强度之间的系统和热浴。热力学量的波动被认为是在一个两点测量方案的框架。我们推导出一般映射的熵产生涨落定理和吉布斯态系统的随机功的涨落关系。给出了平衡映射情形下概率分布的一些简化。我们通过考虑自旋为1/2的系统在热图，非热图与平衡，地图与非平衡定态和它们的级联。最后，我们考虑一个特定的限制，其中的拼接的地图产生一个连续的时间演化的Lindblad形式的系统的利益，我们表明，概念的地图与不平衡转化为林德布拉德方程与和没有量子细致平衡，分别。在此限制的热力学量的后果进行了讨论。
2017-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Pressure induced Structure Change and Anomalies in Thermodynamic Quantities and Transport Properties in Liquid Lithium Hydride
通过第一性原理分子动力学模拟，发现液态氢化锂在宽压力范围内发生从二元对称到对称破缺的连续结构转变，并显著影响热力学与输运性质，首次预测此类行为并构建了高压高温相图。
2025-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.app-ph
The Gibbs paradox in classical thermodynamics is a consequence of the erroneous attribution of the entropy of an ideal gas to additive quantities
本文指出经典热力学中吉布斯佯谬的根源在于错误地把理想气体的熵当作可加量，并通过分析熵方程 Rnln(V/n) 说明混合气体的熵不等于各部分熵之和，从而解释了佯谬的各种表述。
2023-07-11 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.hist-ph
Nonlocal observables and lightcone-averaging in relativistic thermodynamics
相对论和热力学的统一在过去的100年里一直是一个争论不休的话题。其原因有两个：（1）热力学变量是非定域量，因此在时空中挑选出一类较好的超平面。(ii)在相对论系统中，存在着不同的、看起来同样合理的定义热和功的方法。例如，这些模糊性导致了对洛伦兹变换温度定律的各种提议。传统的相对论热力学“等值线”公式在理论上不令人满意，在实验上也不可行。在这里，我们演示了如何解决这些缺陷，通过定义热力学量相对于一个观察事件的backward-lightcone。这种方法产生新颖的，可检验的预测，并允许一个简单的热力学扩展到广义相对论。通过三维相对论多体模拟说明了我们的理论考虑。
2009-03-25 astro-ph.HE cond-mat.stat-mech hep-th
Quantum thermodynamics of nonequilibrium processes in lattice gauge theories
本研究提出用强耦合热力学框架定义格点规范理论非平衡过程中的功与热，适用于量子模拟器中的瞬时淬火，并推导出纠缠哈密顿量与平均力哈密顿量的关系，揭示了相变现象。
2025-01-22 cond-mat.stat-mech hep-lat hep-ph
