Nonequilibrium thermodynamics of interacting tunneling transport: variational grand potential, density-functional formulation, and nature of steady-state forces
隧道输运的标准公式建立在开边界模型上。在那里，对非平衡格林函数或量子统计力学的守恒近似提供了一致但计算成本高的方法;或者，使用密度相关的弹道输运计算[例如，Phys.Rev.B52，5335（1995）]，这里表示为“DBT”，提供了电子行为的计算上有效的（近似的）原子表征，但是直到现在还缺乏正式的证明。本文提出了一个精确的，变分的非平衡态热力学理论充分相互作用的隧道，并提供了一个严格的基础冻结核DBT计算作为一个最低阶近似精确的非平衡态热力学密度泛函评价。从完全电子非平衡量子统计力学出发，确定了非平衡吉布斯自由能的算符。我证明了一个非平衡热力学巨势的泛函的最小属性，从而唯一地确定了精确的非平衡密度矩阵的解决方案。我还表明，一个密度的唯一性证明，从密切相关的研究[物理评论B 78，165109（2008）]，使得有可能提供一个单粒子配方的基础上普遍的电子密度泛函。我说明了一个正式的评价热力学大势值，这是密切相关的散射相移的变化，因此弗里德尔密度振荡。本文还讨论了所提出的精确热力学力与常用的静电力之间的区别。最后，文件的热力学力的固有的绝热性质，并观察到，这些都适合于一个非平衡实施的玻恩-奥本海默近似。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Universal features of nonequilibrium Ising models in contact with two thermal reservoirs
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；UHasselt, Faculty of Sciences（哈瑟尔特大学理学院）
研究非平衡伊辛模型与两个热库接触时的相变特性，揭示外部参数对相变类型的影响，发现对称参数下存在连续、不连续和三临界点，而反对称参数下仅出现临界或不连续相变。
2026-04-02 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of nonequilibrium driven diffusive systems in mild contact with boundary reservoirs
我们考虑的宏观系统弱接触边界水库和外场的作用下。我们提出了一个明确的公式，这样的系统的哈密顿量，从中我们推导出的运动方程，作用泛函，伴随动力学的流体动力学方程，和准潜在的公式。我们研究的情况下，外力依赖于时间，并驱动系统从一个非平衡态到另一个。我们将文献[6]中关于与边界储层强接触系统的热力学变换的结果推广到目前的情况。特别是，我们提出了一个自然的定义重整化的工作，并证明它满足克劳修斯不等式，准静态变换最小化重整化的工作。此外，我们将重整化功与描述定常非平衡系综涨落的准势联系起来。
2022-11-11 cond-mat.stat-mech math.PR
Quantum limit to nonequilibrium heat-engine performance imposed by strong system-reservoir coupling
我们表明，有限的系统水库耦合施加一个独特的量子限制的非平衡量子热机的性能。即使在没有量子摩擦沿等熵冲程，有限的系统水库耦合诱导的相关性，导致在工作系统的能量本征态之间的相干性的产生。这种一致性会阻碍发动机的功率输出，以及它可以将热量转化为有用功的效率，并且不能通过系统-储层相互作用的标准Born-Markov分析来捕获。
2020-05-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Mesoscopic Conductors Driven by Reservoirs
为了确定量子线（QWR）的非平衡稳态，必须将量子线与贮库连接起来，因为贮库应该是大的二维或三维系统，所以整个系统是一个大的非均匀的二维或三维系统，其中e-e相互作用在所有区域都具有相同的强度。然而，QWR中的大多数相互作用电子理论都考虑了简化的一维模型，其中没有储存库或用非相互作用的一维铅代替。我们首先从非平衡统计力学的角度讨论了这类理论的基本问题。然后，我们提出的配方是免费的，从这样的困难，并讨论发生了什么事在介观系统的非平衡稳态。特别是，我们指出的重要作用的能量校正和非机械力，这是由有限的电流引起的。
1999-11-22 chao-dyn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium fluctuations in boson transport through squeezed reservoirs
研究了量子力学压缩效应对两个压缩谐振子库与一个二能级系统之间玻色输运非平衡涨落的影响。采用基于量子主方程的标准全计数统计技术。在温度相等的情况下，我们导出了两个压缩库的非零热力学亲和势。在对称条件下，奇累积量与压缩无关，而偶累积量则与压缩参数呈非线性关系。奇数和偶数累积量饱和在两个不同的，但唯一的值，这是确定的分析。此外，压缩总是增加的幅度相比，非压缩的情况下，偶累积量。我们还恢复了压缩依赖热力学亲和势的稳态涨落定理，并证明了稳态热力学不确定性关系的鲁棒性。
2022-06-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium induced by reservoirs: Physico-mathematical models and numerical tests
在最近提出的平衡外开放分子系统的计算模型[Ebrahimi Viand et al. J.Chem.Phys. 153，101102（2020）]中，不同储库的作用作为线性和进入开放系统统计的Liouville型演化方程。耦合的线性对于开放系统的不同数学模型是共同的，并且基本上依赖于忽略系统由于它们的相互作用而对储层的反馈。在本文中，我们测试的适用范围的计算模型与线性耦合到两个不同的水库，这会导致非平衡的情况。为此，我们采用开放边界的非平衡分子动力学模拟研究了Lennard-Jones液体在大热梯度下的密度分布。我们提出的角度制定的数学模型，可以考虑非线性效应的扩展。
2021-03-01 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium density matrix description of steady state quantum transport
利用这项工作，我们研究了与水库连接的中间量子系统的载流非平衡稳态的定态非平衡密度矩阵。我们描述的分析过程，以获得显式的结果时，系统，连接水库，以及系统-水库相互作用的量子输运的约化密度矩阵描述的二次哈密顿。我们的程序是详细的，电子运输所描述的紧束缚哈密顿和声子运输所描述的谐波哈密顿。对于弱系统-储层耦合的特殊情况，得到了稳态密度矩阵的更详细的描述。阐明了几种用于电极间电子输运和低维声子热通量的范例输运设置。
2012-01-04 cond-mat.mes-hall 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
Nonequilibrium thermodynamics and Nose-Hoover dynamics
我们表明，系统驱动的外力和描述的鼻子胡佛动力学允许一个一致的非平衡态热力学描述时，恒温变量最初假设在一个典型的平衡状态。把“实”量看作系统，把恒温量看作贮器，建立了热力学第一、第二定律。对于哈密顿系统，熵产生可以表示为相对熵，其测量在动态过程中建立的系统-储层相关性。
2010-05-25 cond-mat.stat-mech
Representation of nonequilibrium steady states in large mechanical systems
最近导出了导热非平衡稳态概率分布的一种新的简明表示。该表示在“非平衡度”的二阶上是有效的，并且具有非常有启发性的形式，其中有效哈密顿量由过量熵产生确定。在这里，我们扩展到广泛的一类非平衡稳态实现的经典力学系统中的浴（水库）也定义在确定性力学。本扩展涵盖了这样的非平衡稳态与热传导，与粒子流（由外部场或由粒子库维持），并在振荡的外部场。我们还简化了推导过程并讨论了相应的满阶表示。
2008-05-20 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium entropy production for open quantum systems
我们考虑弱耦合到热库并由任意含时参数驱动的开放量子系统。我们推导出精确的非平衡熵产生和熵产生率的微观表达式，有效的任意远离平衡。利用系统和库的两点能量测量统计，进一步得到了Seifert [PRL 95，040602（2005）]提出的积分涨落定理的量子推广.
2011-03-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium relaxation transport of ultracold atoms
我们分析了两个包含超冷原子的费米子或玻色子库之间的平衡过程，其中粒子总数固定，通过少能级量子系统弱连接。我们允许温度和粒子密度的水库演变的时间。随后，线性化所得到的方程使我们能够描述平衡过程及其时间尺度的平衡储层性质和线性响应输运系数。此外，我们还研究了粒子晶体管或粒子电容器等器件的使用，并分析了其效率。
2014-09-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Moment-Resolved Readout and Reservoir Diversity in Nonequilibrium Langevin Computing
Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）
研究基于朗之万动力学的非线性热力学计算机，将读出范式从均值扩展到矩分辨，引入异构多储层架构，通过特征级融合在MNIST数据再现中取得高准确率，为有限时间朗之万计算提供候选设计原则。
2026-07-17 cond-mat.stat-mech cs.NE
Nonequilibrium work statistics of an Aharonov-Bohm flux
我们研究了当打开螺纹磁场时，对限制在环中的非相互作用电子气所做功的统计数据。对于最初在巨正则状态下制备的电子气，证明了Jarzynski等式在这种情况下继续成立，自由能被巨势取代。功的分布与温度有显著的关系。而在经典（高温）制度，工作概率密度函数遵循高斯分布和自由能差进入Jarzynski等式是零，自由能差是有限的量子制度，和工作概率分布函数成为多峰。我们指出的依赖性的工作统计组成的系统的电子数。
2011-06-27 cond-mat.stat-mech
Quantum theory of dissipation of a harmonic oscillator coupled to a nonequilibrium bath; Wigner-Weisskopf decay and physical spectra
本文将耗散的量子理论推广到系统-水库模型中，其中水库处于非平衡状态。基于对动力学中涉及的时间尺度的系统分离，指出了涨落耗散和爱因斯坦关系的适当推广。我们表明，Wigner-Weisskopf衰减的系统模式的结果在一个速率常数，这取决于非平衡浴的弛豫动态修改。我们还计算了当腔与非平衡浴接触时，具有适当增益的腔模的时间相关谱。
1999-02-15 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Open-Boundary Hamiltonian adaptive resolution. From grand canonical to non-equilibrium molecular dynamics simulations
我们提出了一种开边界的分子动力学方法，其中一个原子系统与一个无限大的粒子库在恒定的温度、体积和化学势下接触。在实践中，遵循哈密顿自适应分辨率策略，系统被划分为感兴趣的域和非相互作用的理想气体粒子的库。仅在界面区域施加的外部电势平衡系统的过量化学势。为了保证储层的大小是无限的，我们引入了粒子插入/删除算法来控制理想气体区域的密度。我们表明，它是可能的，用这种开边界分子动力学方法来研究非平衡现象。为了这个目的，我们考虑一个典型的封闭液体的影响下的外部恒定密度梯度。由此产生的压力驱动的流动通过原子系统表现出与相应的解决方案的纳维-斯托克斯方程一致的速度分布。在现有的计算方法中，外力驱动系统远离平衡，与此相反，这种方法保存的动量和非常类似的实验条件。该方法可用于研究复杂分子体系中各种直接和间接的失平衡条件。
2019-12-04 cond-mat.stat-mech
The Grand-Canonical Asymmetric Exclusion Process and the One-Transit Walk
一维非对称排斥过程（ASEP）是研究非平衡动力学，特别是驱动扩散过程的一个范例。它通常被认为是在一个典型的合奏，其中的网站数量是固定的。我们观察到ASEP的巨正则配分函数非常简单。它允许一个简单的直接推导的渐近的典型归一化在各个阶段和对应的一个过境行走最近观察到的布拉克等人。
2004-10-12 cond-mat.stat-mech
Producing Useful Work in a Cycle by Absorbing Heat from a Single Thermal Reservoir: An Investigation on a Locally Nonchaotic Energy Barrier
在目前的研究中，我们研究了自发非平衡维数（SND）的概念，并表明基于SND的系统可以打破热力学第二定律。SND的主要特征是固有的非平衡粒子交叉比。一个局部非混沌的能量势垒被用来形成模型系统。一方面，当势垒宽度远小于粒子的平均自由程时，系统不能达到热力学平衡;另一方面，非平衡粒子分布允许通过从单个热库吸收热量来在循环中产生有用功。通过蒙特卡罗模拟证明了这种系统性能。这应该归因于热相关热力学力的不平衡交叉影响，与传统的统计力学框架不相容。没有麦克斯韦的恶魔参与。类似的效果可以通过许多变型来实现，当势垒是可切换的或存在分布的非混沌陷阱时。
2022-02-26 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.data-an
Upside/Downside statistical mechanics of nonequilibrium Brownian motion. II. Heat transfer and energy partitioning of a free particle
研究了在稳态条件下，由不同局部温度的多个热库驱动的布朗粒子在激活和弛豫过程中的能量分配。具体地说，我们应用在前一篇文章[G. T. Craven和A. Nitzan，J. Chem. Phys. 148，044101（2018）]，以检查布朗过程的两个子集合的热输运性质，在任何给定的时间，通过指定每个组中的所有轨迹在当时具有高于（向上）或低于（向下）预选能量阈值的能量来区分。动力学性质描述的能量积累和释放过程中的激活/弛豫事件和关系的上/下热库之间的能量分配。讨论了由上行和下行事件引起的热传输的影响。
2019-08-01 cond-mat.stat-mech
Statistical work-energy theorems in deterministic dynamics
本文从理论上探讨了受外部控制的有限系统中的Bochkov-Kuzovlev-Jarzynski-Crooks功定理。我们首先阐述系统和周围水库之间的机械能平衡，并着手制定一般非平衡条件下的统计对应。因此，一个一致性条件的推导，支持非平衡等式，无论是在框架内的系统为中心的和非自治的哈密顿图片和它的效用是在几个例子中进行检查。此外，我们阐明，对称波动与向前和向后操纵的非平衡工作是偶然的时间反转不变性的介观动力学。
2015-03-25 cond-mat.stat-mech
A perturbative method for nonequilibrium steady state of open quantum systems
我们发展了一种计算开放量子系统的非平衡稳态（NESS）的方法，该系统与处于不同平衡态的储层弱耦合。我们使用Redfield型量子主方程（QME）描述系统。我们将Redfield QME分解为Lindblad型QME和剩余部分$\mathcal{R}$。将Lindblad QME的定常解视为未微扰解，对$\mathcal{R}$进行微扰计算，得到Redfield QME的NESS.由此确定的NESS精确到系统-储层耦合强度（泵/损失率）的第一阶，这与QME的有效性阶数相同。所提出的方法在数值计算中的一个优点是它的适用范围比直接求解原始Redfield QME的方法更大。我们将此方法应用于非相互作用费米子系统，得到了NESS密度矩阵的解析表达式。我们还数值演示了非平衡量子自旋链的方法。
2014-11-23 cond-mat.stat-mech
Particle and Energy Transport in quantum disordered and quasi-periodic chains connected to mesoscopic Fermi reservoirs
我们研究了一个多体系统中粒子和能量的非平衡量子输运模型，该多体系统与介观费米贮库（即所谓的介观贮库）相连。我们讨论的粒子和能量守恒定律在我们的设置，以及准周期和无序链的输运性质。
2012-05-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Thermodynamics and Steady State Density Matrix for Quantum Open Systems
我们考虑的通用模型的有限尺寸量子电子系统连接到两个（温度和粒子）水库。量子开放系统被两个储层之间的温度和化学电势差两者的存在驱动而脱离平衡。研究了这种量子开放系统在稳态区域的非平衡（NE）物理性质。在这样的制度，相应的NE密度矩阵是建立在所谓的广义吉布斯系综。从NE密度矩阵的不同表达式中，我们可以识别出系统中与熵产生有关的项。我们证明，对于一个简单的模型，熵产生率总是一个正数。熵产生的替代表达式也得到了吉布斯-冯诺依曼常规公式和详细讨论。我们的研究结果证实和扩大早期的作品中发现的文献。
2017-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
On the relation between pressure and coupling potential in adaptive resolution simulations of open systems in contact with a reservoir
在之前的论文[Gholami et al. Adv.Th.Sim.4，2000303（2021）]中，我们已经确定了完全原子模拟的化学势与自适应分辨率方法（AdResS）中开放系统的模拟之间的精确关系。出发点是从统计配分函数之间的等效性，$Ω$，开放系统和参考的完全原子模拟中的等效子区域。在这项工作中，相反，我们对待的热力学关系$Ω=-pV$的基础上的巨大潜力的身份和调查的行为的压力耦合区域的自适应分辨率方法（AdResS）。我们确认的物理一致性的方法来确定化学势所描述的先前的工作，并加强它进一步确定一个明确的数值关系之间的潜力，耦合的开放系统的水库，一方面和当地的压力的参考完全原子系统的另一方面。这种关系是至关重要的角度耦合的AdResS方法的开放系统的连续流体动力学制度。
2021-10-08 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of one and two-qubit nonequilibrium heat engines running between squeezed thermal reservoirs
本研究针对与压缩热库作用的单、双量子比特有限时间Otto热机展开热力学分析，探究压缩度与量子相干性的相互作用，发现双量子比特热机功率更高，且可通过调节压缩参数切换热机/制冷模式。
2022-09-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic boundary approaches to many-particle systems coupled to a particle reservoir
在多粒子系统中讨论了与粒子库相互作用的随机边界条件。我们引入了注入速率的边界条件和来自颗粒储层的颗粒的动量分布，根据储层的压力和温度。结果表明，平衡理想气体和硬盘系统与这些边界条件再现相应的巨正则分布的基础上的物理力学性质。我们还应用随机边界条件的硬盘模型与一个稳定的粒子电流逃逸的粒子库在一个开放的管，并讨论其非平衡性质，如化学势的依赖性的电流和偏离当地的平衡假设。
2017-04-25 cond-mat.stat-mech
Driven Brownian particle as a paradigm for a nonequilibrium heat bath: Effective temperature and cyclic work extraction
我们将基于涨落耗散比的依赖于频率的有效温度的概念应用于处于非平衡稳态的受驱动布朗粒子。使用该系统作为弱耦合谐振子的恒温器，该谐振子在整个频谱上根据相应有效温度下的正则分布热化。通过将振荡器从被动的“温度计”转变为热机，我们实现了从单个热库循环提取功，这仅由于其非平衡性质而可行。
2017-05-02 cond-mat.stat-mech
Classical Driven Transport in Open Systems with Particle Interactions and General Couplings to Reservoirs
我们研究了在两个储层之间驱动的具有最近邻相互作用的晶格气体的非平衡稳态。在这些系统中的密度分布表现出接近水库的振荡。我们证明了一种基于时间相关的密度泛函理论的方法处理这些振荡和预测的体积密度的相图，以一个很好的近似下任意的边界水库耦合。最小或最大电流原则仅适用于特定的批量适配联轴器。我们表明，他们一般不能给出正确的拓扑结构的相图，但仍然可以是有用的洞察到不同阶段的相互安排。
2011-10-10 cond-mat.stat-mech
Local Nonequilibrium Configurational Entropy in Quasi-one-dimensional Heat Conduction
在准一维系统中，粒子保持从左到右的有序，允许体积元与平均驻留在那里的粒子相关联。因此，单个粒子的性质可以给出体积元中的局部密度。随着不同温度的水库连接到系统的每一端，一个稳定的热流与异常的导热率的结果。局部组态熵密度计算从两个粒子的关联函数，局部变化的非平衡稳态。这种局部组态熵被认为是非平衡稳态的局部熵的组态分量。
2014-09-10 cond-mat.stat-mech
A matrix product solution for a nonequilibrium steady state of an XX chain
本文用矩阵乘积态近似精确地求解了一个两端耦合于贮库的有限长一维XX自旋链。找到了与链长无关的固定维数为4的矩阵的一个显式表示，并计算了所有观测量的期望，表明除了最近邻z-z之外，所有连接的相关性都为零。
2010-09-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Overdamped stochastic thermodynamics with multiple reservoirs
在建立了与多个水库接触的欠阻尼Langevin系统的随机热力学模型后，我们利用时标分离技术导出了其过阻尼极限。过阻尼理论不同于人们从过阻尼朗之万或福克-普朗克动力学出发时得到的朴素理论，并且仅在存在单个储层时与之一致。其原因是粗粒快动量动力学达到了一个非平衡状态，在多个水库的存在下进行热。欠阻尼和过阻尼理论都满足基本波动定理。他们的预测的热统计分析得出的布朗粒子在一个环上接触两个水库，并受到非保守力，并在长时间限制一致。
2016-09-27 cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics in a Grand Ensemble: Bergmann-Lebowitz model and Adaptive Resolution Simulation
本文讨论了能与储层进行能量和物质交换的开放系统的分子动力学模拟;由Bergmann和Lebowitz引入的模型描述了储层的物理性质及其与系统的相互作用。尽管该模型在概念上很吸引人，但在分子模拟领域并没有得到普及，因此，在开放系统分子模拟技术的发展中没有发挥作用，尽管它可以为模拟开放系统的模拟技术提供概念上的合法性。我们将证明，该模型可以作为一种工具，设计的数值程序和概念定义的物理量，不能在一个简单的方式定义的系统与一个固定数量的分子。特别是，我们讨论了效用的Bergmann-Lebowitz（BL）模型的平衡时间关联函数内的大正则自适应分辨率方法（GC-AdResS）的计算和报告的数值结果的情况下，液态水。
2015-05-27 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
A Symmetry Property of Momentum Distribution Functions in the Nonequilibrium Steady State of Lattice Thermal Conduction
研究了热传导稳态下动量分布函数的对称性。当所有动力学变量的运动方程在符号变化下对称时，分布函数也是对称的。这种对称性可以通过在相互作用势或现场势中引入不对称项或采用热壁作为热库来打破。我们数值计算发现，与不在场的潜力的模型的行为的差异。
2005-12-16 cond-mat.stat-mech
Nonlinear Higher-Order Thermo-Hydrodynamics: Generalized Approach in a Nonequilibrium Ensemble Formalism
本文在广义非平衡统计巨正则熵的框架下，建立了一个包含关联的非线性高阶热流体动力学模型。以这种方式，它提供了一个特定的形式主义的耦合和同时处理的动力学和流体动力学水平的描述。它是基于一个完整的热统计方法的密度的能量和物质和他们的通量的所有订单，以及对他们的直接和交叉相关性，涵盖系统任意驱动远离平衡。导出了耦合的非线性积分-微分流体动力学方程组。在后续文章中描述了该理论的应用实例。
2004-12-09 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamics of single particle systems
经典热力学是以平衡态的概念建立起来的。然而，平衡态热力学是如何通过遵循量子力学原理的动力学出现的，这一点还不太清楚。在本文中，我们发展了一个理论来研究量子系统的精确非平衡态热力学，它适用于与水库接触的任意小系统，甚至是单粒子系统。我们将温度的概念推广到依赖于量子态详细动力学的非平衡态。当我们将该理论应用于腔系统和与热库相互作用的二能级原子系统时，精确非平衡理论明确地解释了：（1）在弱耦合区，经典热力学从量子动力学中产生，而不引入平衡假设;（2）在强耦合区，经典热力学的崩溃是由非马尔可夫记忆动力学引起的;（3）发生了以负非平衡温度为特征的暴胀动力学量子相变，由此自然地证明了热力学第三定律在量子力学中的重要地位。相应的动力学临界性提供了分离经典和量子热力学的边界。暴胀动力学也可以为大爆炸和宇宙暴胀的起源提供一个简单的图像。
2018-12-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics and entropy production of chemical reaction systems
本文研究了由几种化学物种分子间的化学反应组成的系统的非平衡定态。为此，我们引入和发展的化学反应系统的非平衡态热力学的随机配方的基础上定义的空间上的微观化学状态的主方程，并在适当的定义熵和熵的生产，该系统是在与热源接触，并放置在平衡与粒子水库的接触。在我们的方法中，各种类型的通量，如热通量和粒子通量，在表征非平衡化学状态中起着基本的作用。我们证明了定态非平衡态的熵产生率在反应的亲合势和反应通量中是一个双线性形式，它们分别用速率常数和跃迁速率表示。我们还展示了如何在微观状态方面的描述可以减少到一个描述中的每个物种的粒子的数量，从下面的化学主方程。作为一个例子，我们计算的熵产生率的第一和第二Schlögl反应模型。
2018-05-29 cond-mat.stat-mech
Time-reversal symmetry relation for nonequilibrium flows ruled by the fluctuating Boltzmann equation
建立了波动玻尔兹曼方程描述的非平衡稀或稀薄气体的时间反演对称关系。该关系是从相关的粗粒度主方程统治的随机数量的细胞中的粒子在单粒子相空间中的给定位置和速度。对称关系涉及在给定的粒子密度或温度下，在储层或热化表面之间流动的气体的波动粒子流和能量流。
2012-06-04 cond-mat.stat-mech
Quantifying dissipation using fluctuating currents
耦合到多个热力学水库的系统可以表现出非平衡动力学，打破细致平衡产生电流。为了给这些水流提供动力，水库的熵增加了。熵的产生率，或耗散率，是非平衡过程统计不可逆性的量度。通过在几个生物系统中测量这种不可逆性，最近的实验已经发现某些系统并不处于平衡状态。在这里，我们讨论了三种策略，以取代二元分类（平衡与非平衡）的熵产生率的量化。为了说明这一点，我们生成了一个易于分析的珠弹簧模型的演变的时间序列数据。概率流可以被推断并用于间接量化熵产生率，但这种方法需要在高维系统中禁止大量的数据。这种维数灾难可以通过使用热力学不确定性关系来限制熵产生率来部分减轻，所述熵产生率使用概率流中的统计波动。
2019-04-12 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Microscopic chaos and transport in thermostated dynamical systems
一个基本的挑战是从多粒子系统运动方程的微观混沌出发来理解非平衡统计力学。在这篇综述中，我们总结了最近的理论进展，沿着这些路线。特别是，我们关心的是由外部电场和温度或速度梯度所产生的非平衡状态。这些约束将能量泵入系统，因此必须有一些热库来防止系统升温。大约二十年前，以高斯和Nose-Hoover恒温器的形式提出了这种热库的确定性和时间可逆建模。这种方法得出了非平衡统计力学和动力系统理论的基本量之间的简单关系。我们审查的主题是批判性地评估这些结果的普遍性。作为演示的车辆，我们采用驱动周期性洛伦兹气体，这是一个玩具模型的经典动力学的电子在金属下的应用电场。将不同类型的热库应用于该系统，我们将得到的非平衡稳态相互比较。沿着同样的思路，我们讨论了在剪切和热作用下的相互作用的多粒子系统。最后，我们概述了一个意想不到的确定性恒温器和活性布朗粒子建模生物物理细胞运动之间的关系。
2003-09-26 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Efficiency and power of a thermoelectric quantum dot device
我们研究了通过一个单能级量子点隧道耦合到两个水库在不同的温度以及化学势的线性响应和非平衡稳态热电输运。占据点的费米子通过短程双粒子相互作用与库中的费米子相互作用。对于粒子逆着偏置电压从热储液器流到冷储液器的参数，该设置充当能量转换装置，利用该能量转换装置从废热中获得电能。我们研究相关性如何影响其效率和输出功率。在线性响应中，热电性质的变化可以追溯到相互作用引起的共振线形状的重整化。特别是，小到中等的排斥相互作用降低了最大效率。在非平衡的情况是更复杂的，我们确定了一个参数制度，在该制度中，对于一个固定的下限的输出功率的效率增加。
2013-06-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Fluctuation theorem for currents in open quantum systems
建立了一个量子力学框架，描述了在含时驱动下开放系统中粒子在库间流动的全计数统计。得到一个对称关系，这是微观可逆性的结果的概率的非平衡功和转移的粒子和能量之间的水库。在适当的长时间范围内，对称关系导出了两个库之间电流的稳态量子涨落定理。在此基础上，推导出将Onsager-Casimir互易关系推广到非线性响应系数的关系式。
2008-11-22 cond-mat.stat-mech
Quantum efficiency bound for continuous heat engines coupled to non-canonical reservoirs
本文导出了连续量子热机从压缩热库吸热的效率界。我们的方法依赖于非平衡输运的全计数统计描述，它不限于不可逆热力学的框架。我们的结果是一个推广的卡诺效率界，在小压缩和高温极限之外是有效的。我们的研究结果体现在一个原型三端量子光电引擎中，其中一个量子比特将从压缩热库吸收的热量转换为电能。我们证明，在量子制度的效率可以大大放大压缩。从波动关系，我们进一步得到其他操作措施的线性响应，例如，通用的最大功率效率界。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Formulation of Liouville's Theorem for Grand Ensemble Molecular Simulations
刘维尔定理在一个大的合奏，这是一个系统的情况下，是在平衡的能量和粒子的水库，是一个主题，据我们所知，还没有明确地处理在文献中有关的分子模拟。相反，刘维尔定理，一个中心概念，正确就业的分子模拟技术，被认为是隐含的框架内的系统中的粒子总数是固定的。然而，迫切的需求，应用科学在治疗开放系统导致的问题的存在和可能的准确制定的刘维尔定理时，粒子的数量变化的动态演化过程中的系统。这篇文章的目的是激发关于分子模拟中这个关键问题的辩论。
2016-03-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Demon driven by geometric phase
本文理论提出一种由几何相位驱动的恶魔，通过周期性调制储库电化学势与系统哈密顿量参数，使首周期熵产生为负并从非平衡稳态提取功，且以 Anderson 模型给出实现方案。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Time-reversal symmetry relations for currents in quantum and stochastic nonequilibrium systems
概述了量子系统的非平衡统计力学的最新进展，特别是在这方面已经发现的时间反演对称性关系。所考虑的系统被时间相关的力或耦合到粒子和能量的大水库的平衡。建立了子系统与环境之间能量交换和粒子交换的对称关系。这些结果具有重要的后果。特别是，Kubo公式和Casimir-Onsager互易关系的推广可以推导出超出线性响应特性。应用于介观半导体电路中的电子量子输运进行了讨论。
2012-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Upside/Downside statistical mechanics of nonequilibrium Brownian motion. I. Distributions, moments, and correlation functions of a free particle
统计特性的布朗运动所产生的分析，分别，轨迹系统的能量增加（上行）或减少（下行）相对于一个阈值能级，推导出。这种选择性的分析适用于检查传输特性的非平衡布朗过程，耦合到多个热源，其特征在于不同的温度。分布，时刻，和关联函数的自由粒子，发生在上行和下行事件的能量激活和能量弛豫过程中，也为正和负的能量波动的平均能量进行了研究。所得结果具有足够的一般性，可不加修改地应用于标准布朗运动.本文重点介绍了这种选择性分析的数学基础。在本系列的后续文章中，我们将这种一般形式应用于热库之间的热传递由发生在桥接它们的系统中的活化速率过程介导的过程。
2019-08-01 cond-mat.stat-mech
Harmonic Systems With Bulk Noises
我们考虑一个谐波链在不同的温度下与热储层接触，并受到不同类型的体积噪声：速度翻转或自洽水库。虽然这两个系统在非平衡定态（NESS）中具有相同的协方差，但测量值非常不同。我们研究流体动力学标度，大偏差，波动，和长程相关性在这两个系统。我们的一些结果扩展到更高的维度。
2013-11-26 cond-mat.stat-mech math.PR
Kinetics and thermodynamics of a driven open quantum system
Redfield理论提供了一个封闭的动力学描述的量子系统在弱接触的一个非常密集的水库。Landau-Zener理论对于与稀疏储层接触的时间相关驱动系统也是如此。使用一个简单的模型，我们分析了这两个理论的有效性，通过比较他们的预测与精确的数值结果。我们表明，尽管他们的先验不同的有效性范围内，这两个描述可以产生一个相同的量子主方程。这两种理论都可以用于非平衡热力学描述，我们表明这与在整个系统-储层空间中评估的精确热力学恒等式是一致的。我们强调的重要性，适当占系统-水库相互作用的能量和操作的制度，水库可以被认为是接近理想的。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
The exact phase diagram for a semipermeable TASEP with nonlocal boundary jumps
考虑了有限一维完全非对称简单排斥过程（TASEP），其中有四种类型的粒子$\{1,0,\bar{1},*\}$与储层接触。$0$类粒子既不能进入晶格也不能离开晶格，而$*$类粒子被限制在第一个和最后一个位置。粒子$1$从左边的储层进入第一个或第二个位点，向右移动，从最后一个或倒数第二个位点离开。相反，$\bar{1}$粒子从右侧储层进入最后一个或倒数第二个位点，向左移动，并从第一个或最后一个位点离开。这种动力学是由D型Weyl群上的自然随机游走激发的。我们计算精确的非平衡稳态分布使用的矩阵anterior建筑早期的工作Arita。然后，我们给出了明确的非平衡配分函数，以及在稳定状态下的所有物种的密度和电流的公式，并推导出相图。
2019-08-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.CO
Power series solution of the inhomogeneous exclusion process
利用幂级数方法研究了一维非均匀完全非对称简单排斥过程的非平衡稳态.幂级数是在入口或出口率与水库的颗粒交换，相应的粒子流的分析计算的立方项的入口或出口率，分别。我们还展示了如何计算高阶项使用组合对象称为杨tableaux。我们的结果解决了长期悬而未决的问题，找到确切的非平衡稳态的非均匀TASEP。这些发现是特别相关的mRNA翻译的建模中，翻译起始的速率，对应于在TASEP的入口率，通常是小的。
2018-05-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium representative ensembles for isolated quantum systems
考虑了一个孤立的量子系统，它是在一个非平衡初态下制备的。为了唯一地定义系统动力学，必须构造一个代表性的统计系综。根据最小作用量原理，演化生成元的作用是由大哈密顿量发挥的，而不仅仅是由它的能量部分发挥的。本文证明了一个定理，证明了用算子乘积的变分导数来表示域算子与算子乘积的交换子。这个定理的一个推论是场算符的变分方程与后者的海森堡方程等价。一个有限的量子系统不能在严格意义上平衡。但它可以倾向于一个准定态的遍历平均和适当的代表系综取决于初始条件的特征。本征态热化过程中产生的微正则系综只是典型系综的一个特例。利用最小信息原理定义了拟平稳代表系综。后者还意味着有效热力学势的最小化。
2012-01-25 cond-mat.stat-mech hep-ph quant-ph
Grand Canonical Adaptive Resolution Simulation for Molecules with Electrons: A Theoretical Framework based on Physical Consistency
本文提出了一个处理含电子和核的开放分子系统的理论方案。这个想法是基于嵌入在经典分子库中的量子区域的大正则描述。量子区的电子性质计算在恒定的电子化学势等于相应的（大）体系统在全量子水平处理。相反，量子区域和经典环境之间的分子交换发生在宏观热力学条件的化学势下。提出了一种处理经典环境的巨正则自适应分辨方案，该方案可以根据统计力学和热力学的第一性原理处理分子交换问题。整体方案是建立在物理一致性的基础上，与相应的定义的数值控制的近似隐含的耦合标准。鉴于广泛的专业知识所需的，这项工作的目的是提供指导原则的建设一个良好的基础计算协议的实际多尺度模拟从电子到介观尺度。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
