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
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
Thermodynamic control of non-equilibrium systems
本研究聚焦非平衡稳态转换的热力学代价，通过结合线性响应框架与拉格朗日技术最小化驱动耗散，经玩具模型验证发现最优协议在慢驱动极限下存在参数发散、有限熵产生等特性。
2025-06-17 cond-mat.stat-mech
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 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
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
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
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
Linear Stochastic Thermodynamics
我们研究开放系统的热力学弱驱动的非保守和时间依赖的力量，使用随机热力学的线性政权的平衡。我们利用守恒定律来确定力的潜在和非保守分量。这使我们能够制定一个统一的近平衡热力学。对于非平衡稳态，我们得到一个Onsager理论，确保非奇异响应矩阵，是符合唯象线性不可逆热力学。对于不产生非保守力的时间相关的驱动协议，我们确定的平衡系综，从绿色-久保关系恢复。对于任意周期驱动，平均熵产生（EP）表示为非负贡献的每个驱动频率上的独立和。这些贡献是双线性的非保守力和保守力，并涉及一个新的广义Onsager矩阵是对称的。在最一般的情况下，任意的时间依赖驱动，我们提出了一种新的分解的EP率为两个非负的贡献-一个仅仅是由于非保守力和其他仅仅是由于偏离瞬时稳态-直接意味着接近平衡的最小熵产生原理。这种设置揭示了近平衡态热力学的几何结构，并将以前的方法推广到具有非保守力的情况。
2022-05-31 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
The University of Tokyo（东京大学）
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
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
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
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
Unifying Thermodynamic Uncertainty Relations
我们介绍了一种新的技术来约束的波动所表现出的物理系统，基于欧几里德几何空间的观测。通过一个简单的统一的论点，我们得到了一个全面的推广所谓的热力学不确定性关系（TURs）。我们不仅加强了界限，但扩大其适用范围，并在许多情况下证明其最优性，而不诉诸大偏差理论或信息理论技术。特别是，我们找到了最好的TUR的基础上熵产生单独的，也得到了一个新的定常马尔可夫过程，它超越了以前已知的界限。我们的研究结果来自非不变性的对称性下，可以比时间反演，从而打开了一个广泛的新的应用范围。
2019-06-26 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
Continuous time-reversal and equality in the thermodynamic uncertainty relation
我们引入了一个连续的时间反演操作，通过一个连续的随机动力学家族连接的不可逆马尔可夫动力学的稳定状态的时间向前和时间反向的轨迹。这种连续的时间反演使我们能够推导出一个更紧密的版本的热力学不确定性关系（TUR），涉及相对于其本地平均值评估的观测值。此外，实现连续时间反演的动力学家族包含介于时间正向动力学和时间反演动力学之间的平衡动力学。我们表明，这种均衡的动态，加上适当的选择的观察，把不平等的TUR到一个平等。我们证明了我们的研究结果的例子中扩散的粒子在倾斜的周期性电位。
2022-01-07 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and efficiency of sequentially collisional Brownian particles: The role of drivings
布朗粒子顺序放置在不同的热储层接触，并受到外部驱动力是有前途的候选人，为建设可靠的热机。在这方面的贡献，我们解决的作用，提高机器性能的驱动力。对于一般的驱动方案，得到了功率输出和效率等热力学量的解析表达式。选择合适的驱动方案，可显著提高功率输出和效率，并扩展工作范围。功率和效率的最大化，无论是相对于力的强度，驱动方案或两者都已被考虑和例示为两种驱动：一个通用的幂律和一个周期性的驱动。
2022-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
General linear thermodynamics for periodically driven systems with multiple reservoirs
我们推导出一个线性热力学理论的一般马尔可夫动力学的稳态和时间周期驱动。根据平衡态概率分布和驱动力，得到了机械功、化学功、热产生和熵产生等热力学量的表达式。熵产生是热力学力和相关通量的双线性函数。我们推导出明确的Onsager系数的公式，并用它们来验证Onsager-Casimir互惠关系。我们的结果说明了一个周期性驱动的量子点与两个电子库和优化协议进行了讨论。
2019-06-25 cond-mat.stat-mech
Numerical Study of the Thermodynamic Uncertainty Relation for the KPZ-Equation
最近提出了场论热力学测不准关系的一般框架，并用$(1+1)$维Kardar-Parisi-Zhang方程加以说明。本文通过对KPZ方程的直接数值模拟，检验了在弱耦合极限下得到的解析结果，并与理论结果吻合较好。数值结果的精度随着KPZ非线性的离散化的各自选择而变化。而数值模拟强烈支持的分析预测，一个固有的限制的近似总熵productions. In的广义离散化的KPZ非线性的分析处理的准确性被发现，这种限制的起源被解释，并示出所采用的离散化方案的内在属性。
2020-09-25 cond-mat.stat-mech
Time-information uncertainty relations in thermodynamics
在固定时间内为运动提供动力并创造结构的物理系统消耗能量并产生熵。无论是生命体还是合成体，执行这些动态功能的系统必须平衡耗散和速度。在这里，我们表明，能量和熵交换率受到速度限制-时间信息的不确定性关系-所施加的系统的信息内容的变化率。这种不确定性关系限定了在热力学量的变化具有与其初始标准偏差相同的幅度之前所经过的时间。从这个一般的界限，我们建立了一个家庭的速度限制的热量，工作，熵产生，熵流取决于系统的实验约束。在所有这些不等式中，瞬态动力学波动的时间尺度普遍受Fisher信息的约束。此外，它们都有一个数学形式，反映了量子力学中时间-能量不确定性关系的曼德尔斯塔姆-塔姆版本。这些边界上的速度任意可观的适用于瞬态系统远离热力学平衡，独立的物理假设的随机动力学或其功能。
2020-01-15 cond-mat.stat-mech
Duality between dissipation-coherence trade-off and thermodynamic speed limit based on thermodynamic uncertainty relation for stochastic limit cycles
The University of Tokyo（东京大学）
本文基于热力学不确定性关系，推导了随机极限环在弱噪声极限下的两个基本权衡：耗散-相干权衡和热力学速度限制，并通过噪声罗素模型和随机化学系统进行了数值验证。
2026-05-01 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamics of nonadiabatically driven systems: The effect of electron-phonon interaction
在这项工作中，我们研究了非绝热的外部驱动的电子系统的热力学耦合到两个电子引线和声子模式，有和没有阻尼的影响。在慢驱动的极限下，我们建立了量子热力学量的非绝热修正。特别是，我们研究了一阶修正的电子布居，电荷电流和振动激发使用微扰膨胀，并比较结果的数值精确的分层运动方程（HEOM）的方法。此外，HEOM分析跨越了弱和强系统-浴槽耦合状态以及慢速和快速驱动极限。我们表明，电子摩擦和非绝热修正的电荷电流提供了一个明确的指标的弗兰克-康登效应和非共振隧穿过程。我们还讨论了近似量子主方程方法的有效性以及使用HEOM研究非平衡量子热力学的好处。
2022-06-02 cond-mat.stat-mech
Optimal thermodynamic uncertainty relation in Markov jump processes
本文研究Markov跳过程中TUR型不等式的紧致性与最优性，证明伪熵产生给出最优Fisher信息，并通过纳入广义经验测度使不等式在一般非平衡定态系统中等号成立，从而揭示其层级结构。
2021-07-09 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic entropic uncertainty relation
The University of Tokyo（东京大学）
本研究建立了热力学熵与香农熵之间的不确定关系，揭示了决策准确性与熵产之间的权衡
2025-10-09 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
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
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
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
