Optimal refrigerator
研究了一个由两个$n$能级系统通过脉冲外场相互作用组成的冰箱模型。每个系统分别在温度$T_h$和$T_c$（$θ\equiv T_c/T_h<1$）下连接到其自己的热浴。制冷机的功能分为两个步骤：由外场驱动的系统之间的热隔离相互作用和等温弛豫回到平衡。在来自冷浴的热传递功率和效率之间存在互补性：当前者最大化时，后者无效，并且{ \it反之亦然}。通过在两个系统的哈密顿量上优化热功率和效率的乘积，实现了一个合理的折衷。然后发现，除了从上面受到卡诺效率$ζ_{\rm C} = \frac{1}{1-θ}-1$的约束之外，从下面受到$ζ_{\rm CA}=\frac{1}{\sqrt{1-θ}}-1$（Curzon-Ahlborn效率的类似物）的约束。在平衡极限$θ\to 1$中达到下限。对于$\ln n\gg 1$，达到卡诺界限（对于有限功率和有限的每个循环传递的热量）。如果通过假设两个系统的均匀能谱来约束上述最大化，则效率从上面由$ζ_{\rm CA}$限定，并且对于$n\gg 1$收敛于它。
2010-07-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
An autonomous out of equilibrium Maxwell's demon for controlling the energy fluxes produced by thermal fluctuations
利用一个自治的非平衡麦克斯韦妖来反转两个不同温度的、由电热噪声耦合的电路之间的热通量的自然方向。恶魔不处理任何信息，但它通过使用与系统的两个水库的频率相关耦合来实现其目标。恶魔和系统之间没有能量通量，但总熵产生（系统+恶魔）是正的。恶魔可以由热电偶供电。该系统和恶魔是由类似于两个耦合的布朗粒子和布朗回转器的方程。因此，我们的研究结果铺平了道路的应用自主出平衡麦克斯韦恶魔耦合纳米系统在不同的温度。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech
Quantum process inference for a single qubit Maxwell's demon
虽然量子测量理论是围绕密度矩阵和可观测量建立的，但热力学热力学定律是基于热机和制冷机中使用的过程。量子热力学的研究融合了这两种不同的范式。在这篇文章中，我们强调使用量子过程矩阵作为一种统一的语言来描述量子制度中的热力学过程。我们的实验表明，这在量子麦克斯韦恶魔的背景下，其中两个主要的量通常进行调查;平均工作提取$\langle W \rangle$和功效$γ$，它的措施如何有效地反馈操作使用所获得的信息。利用量子过程矩阵的工具，我们开发了这两个量的最佳反馈协议，并在超导电路QED装置中进行了实验研究。
2021-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stable Equilibrium Based on Lévy Statistics: Stochastic Collision Models Approach
本文研究了两种完全不同的随机碰撞模型的平衡性质：（i）瑞利粒子和（ii）驱动麦克斯韦气体。对于这两种模型，平衡速度分布都是Lévy分布，麦克斯韦分布是一种特殊情况。我们展示了这些模型是如何与分数动力学方程。我们的工作表明，一个稳定的幂律平衡，这是独立的基本模型的细节，是一个自然的推广麦克斯韦的速度分布。
2003-10-22 cond-mat.stat-mech
Performance bound for quantum absorption refrigerators
最近提出了一种具有三个量子比特的量子吸收制冷机的实现方式，其理想地能够达到卡诺性能制度。在这里，我们研究的工作效率，这种独立的冰箱，采用一致的治疗耗散效应。我们证明，在最大冷却功率的性能系数的上限是卡诺性能的3/4。该结果与系统的细节和外部浴的平衡温度无关。我们提供的设计处方，饱和的界限在一个大的工作温度之间的差异的限制。我们的研究表明，离域耗散，这必须考虑到一个适当的建模的机器浴相互作用，是一个基本来源的不可逆性，防止冰箱接近卡诺性能任意接近在实践中。量子关联在这些机器的操作中的潜在作用也进行了研究。
2013-04-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
The Chandrasekhar's Conditions as Equilibrium and Stability of Stars in a Universal Three-Parameter Non-Maxwell Distribution
Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理系）
本文基于三参数非麦克斯韦分布重新审视钱德拉塞克har条件，推导了非麦克斯韦分布下气体星和中心凝聚星的最大辐射压，并通过数值分析发现非麦克斯韦分布通常会降低这两种恒星的最大辐射压。
2026-03-17 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech
A Maxwellian Path to the q-Nonextensive Velocity Distribution Function
麦克斯韦的第一个推导的平衡分布函数的稀释气体的精神，提出了Tsallis的非广泛的q统计推广。作为应用，导出了辐射原子随机热运动引起的谱线的q-多普勒展宽。
2002-01-28 cond-mat.stat-mech
A multiscale thermodynamic generalization of Maxwell-Stefan diffusion equations and of the dusty gas model
尽管混合物理论已经成为非平衡热力学和工程学的一部分很长一段时间，但它远未完成。虽然它在机械平衡的情况下得到了很好的公式化和测试（其中只发生类似扩散的过程），但如何正确描述以多个独立速度流动的均匀混合物仍然具有一定的惯性（在达到机械平衡之前）的问题仍然是开放的。此外，混合物在松弛到共同值之前可以具有几个温度。本文从哈密顿力学出发，导出了电磁场作用下的混合物理论。由此产生的演化方程，然后减少到只有一个动量的情况下（经典的不可逆热力学），提供了一个推广的麦克斯韦-斯特凡扩散方程。在下一步中，我们将该描述简化为机械平衡（无动量），并推导出含尘气体模型的非等温变体。这些简化的方程数值求解，我们说明了效率分析的结果，显示在浓度电池效率损失。最后，理论的混合物确定组分之间的温差作为一个可能的新来源的索雷特系数。为了清楚起见，我们将介绍限制在二元混合物的情况下;推广是直接的。
2022-06-29 cond-mat.stat-mech
Maxwell's Conjecture of the Demon creating a Temperature Difference is False
我们认为，麦克斯韦的恶魔是无法创造一个非零的温差。因此，它不会破坏平衡，第二定律永远不会受到威胁，这与麦克斯韦的主张相反，并被许多人接受。因此，值得注意的是，尽管如此，恶魔悖论一直是新思想的宝贵来源。我们使用两个独立的参数，一个使用经典的平衡态热力学扩展布里渊的方法，和其他一个使用平衡统计力学和中心极限定理。
2022-05-06 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Operational derivation of Maxwell-Boltzmann distribution with Maxwell's demon model
麦克斯韦恶魔悖论的解决通过信息擦除原理将热力学与信息论联系起来。通过考虑一个被赋予由存储磁带和处理器组成的图灵机的恶魔，我们试图探索与统计力学基础的联系，并以“操作”的方式得出结果。在这里，我们提出了一个推导的玻尔兹曼分布平衡作为一个例子，没有假设的最大熵的原则。此外，由于该模型可以适用于非平衡过程，在原则上，我们证明了耗散涨落关系，以显示在这个方向上的可能性。
2015-11-26 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Stable Equilibrium Based on Lévy Statistics: A Linear Boltzmann Equation Approach
为了进一步了解玻尔兹曼平衡概念可能的幂律推广，研究了一个随机碰撞模型。我们考虑在瑞利极限$m<<M$下，质量为$M$的示踪粒子与质量为$m$的理想气体粒子发生弹性碰撞的动力学。气体粒子速度的概率密度函数（PDF）为$f(\tilde{v}_m)$。在假设碰撞速率均匀和分子混沌的条件下，得到了示踪粒子$W_{eq}(V_M)$的平衡速度分布。根据$f(\tilde{v}_m)$的渐近性质，我们发现$W_{eq}(V_M)$是麦克斯韦速度分布或Lévy分布。特别是，我们的结果产生一个广义麦克斯韦分布的基础上Lévy统计使用两种方法。在第一个热力学参数被使用，施加的动态的条件，即重示踪粒子的平衡性质是独立的耦合$ε=m/M$的气体粒子，类似于在流体中的布朗粒子被发现。这种方法导致了广义的温度概念。在第二种方法中，假设浴粒子速度PDF与能量标度（即，（接近）常温）成比例，如在标准统计力学中发现的。这两种方法产生不同类型的Lévy平衡，它们只在Maxwell-Boltzmann情况下合并为唯一的解。因此，热力学和统计力学之间的关系在幂律情况下变得不平凡。最后讨论了动力学模型与分数阶Fokker-Planck方程的关系。
2003-03-13 cond-mat.stat-mech
Simple model for transport phenomena : Microscopic construction of Maxwell Demon like engine
提出了一个微观哈密顿框架来发展类麦克斯韦妖发动机。我们的模型包括一个平衡的热浴和非平衡浴;后者产生的驱动与外部固定，高斯噪声。我们开发的发动机可以被认为是一种通过修改内部波动来提取功的设备。我们的理论分析集中在寻找必要的成分产生波动诱导的非平衡条件下的运输。我们的模型的一个重要结果是，净运动发生时，非线性浴由外部噪声调制，创建非零的有效温度，即使当两个浴的温度相同。
2007-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Taming a Maxwell's demon for experimental stochastic resetting
本研究利用实验信息热力学在光阱中实现了热力学控制的随机重置，证明其能持续将热转化为功并作为不断擦除信息的麦克斯韦妖，且能量成本可降至Landauer极限，同时揭示了该过程的非各态历经性。
2024-11-13 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium thermodynamics. IV: Generalization of Maxwell, Claussius-Clapeyron and Response Functions Relations, and the Prigogine-Defay Ratio for Systems in Internal Equilibrium
我们遵循最近引入的非平衡系统中的内部平衡的结果[Phys.Rev.E81，051130（2010）]，以获得通常为平衡系统给出的Maxwell关系和Clausius-Clapeyron关系的推广。雅可比矩阵的使用允许以更紧凑的方式来处理广义麦克斯韦关系;后者可用于任何数量的内部变量。观测量子空间中的Clausius-Clapeyron关系不仅表现出非平衡态的修正，而且还表现出由玻璃中起主导作用的内变量引起的修正。真实系统不会直接从过冷液体状态L转变为冻结结构的玻璃（GL）;存在一个内部变量不冻结的中间状态（gL）。因此，没有单一的玻璃化转变。一个体系具有几种玻璃化转变，一些是常规的（L \rightarrow gL; gL \rightarrow GL），其中状态连续变化，转变模拟连续或二级转变，另一些是表观的（L \rightarrow gL; L \rightarrow GL），其中自由能不连续，因此转变表现为零级转变，如文中所讨论的。我们评估的Prigogine-Defay比在子空间中的观测在这些过渡。我们发现，它通常是不同于1，除了在传统的过渡L \rightarrow gL，其中，=1的内部变量的数量无关。
2011-01-04 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Multicanonical distribution and the origin of power laws
本文将一种多正则形式应用于具有层次动力结构的复杂系统的统计平衡问题。在小尺度下，系统处于准平衡状态，遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布，温度缓慢波动。使用贝叶斯分析确定温度的概率分布，然后将其用于平均麦克斯韦-玻尔兹曼分布。由此产生的能量分布规律是写在广义超几何函数，显示幂律尾巴。
2012-08-28 cond-mat.stat-mech
Eliminating Ensembles from Equilibrium Statistical Physics: Maxwell's Demon, Szilard's Engine, and Thermodynamics via Entanglement
一个处于平衡状态的系统不会进化--时间独立性是它的明显特征。然而，在牛顿物理学中，单个系统的微观状态（相空间中的一个点）根据其运动方程不断演化。系综在十九世纪被引入，以弥合牛顿动力学中相空间点的连续运动和热力学的静态之间的鸿沟：虽然单个经典系统的状态不可避免地演变，但这些状态的相空间分布-系综-可以是时间无关的。我表明纠缠（例如，与环境）可以在单个量子系统中产生与时间无关的平衡。这使得人们可以消除合奏-一个尴尬的策略引入调和热力学与牛顿力学-和使用一个单独的系统相互作用，因此纠缠与它的热浴来代表平衡，并阐明信息和测量在物理学中的作用。因此，在我们的量子宇宙中，人们可以在没有合奏的情况下实践统计物理学-因此，在某种意义上，没有统计学。消除系综使用的想法，导致最近的推导玻恩规则从纠缠的对称性，我开始审查的推导。然后，我回顾和讨论的困难有关的依赖合奏和说明合奏的需要与经典的西拉德的引擎。一个类似的量子引擎--一个与热浴环境相互作用的单一系统--足以建立热力学。麦克斯韦的恶魔的作用（这在这个量子的背景下类似于维格纳的朋友）也进行了讨论。
2018-06-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Maxwell-Boltzmann Distribution is not the Equilibrium on a Hyperboloid
本文给出了在耗散力和随机力作用下，粒子在李代数上运动的Fokker-Planck-Kramer方程的几何形式。感兴趣的特殊情况是流体力学，随机Loewner方程和刚体。我们发现，玻尔兹曼分布，虽然是一个静态的解决方案，是不正规化的代数时，不是么模。这是因为动量空间中积分的不变测度不是标准的。我们明确地解决了上半平面（双曲面）的特殊情况：福克-普朗克方程存在另一个平衡解，这是可积的。它破坏了旋转不变性;此外，速度的最可能值不是零。
2009-07-14 cond-mat.stat-mech math-ph math.DS
Full statistics of non-equilibrium heat and work for many-body quantum Otto engines and universal bounds: A non-equilibrium Green's function approach
该研究采用Schwinger-Keldysh非平衡格林函数方法，推导了多体量子奥托发动机功与热联合分布的累积量生成函数，发现量子域中功的涨落耗散关系破缺而热的保留，为相关普适约束及热力学不确定关系的关联提供了理论支撑。
2023-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Study of bounds on non-equilibrium fluctuations for asymmetrically driven quantum Otto engine
本文研究了非对称驱动量子Otto引擎中功和热的非平衡涨落界限，发现了功与冷热库热涨落间的严格关系及层级关系，并将其与热力学不确定性关系相联系，同时扩展至参数驱动谐振子引擎。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Maximum work extraction and implementation costs for non-equilibrium Maxwell's demons
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Université catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；University of Essex（埃塞克斯大学）；MIT（麻省理工学院）
研究提出非平衡麦克斯韦妖在有限时间内最大功提取方法，采用高增益连续反馈机制，并通过电路实现展示能量与熵流分析，证明必须外部电源以符合热力学与Landauer原理扩展。
2014-07-22 cond-mat.stat-mech cs.SY eess.SY
Relaxation Phenomena in a System of Two Harmonic Oscillators
我们研究的过程中，量子关联创建时，相互作用哈密顿量被反复施加到一个系统的两个谐振子的一些特征的时间间隔。我们表明，对于振子频率相等的情况下，初始麦克斯韦-玻尔兹曼分布的非耦合部分演变到一个新的平衡麦克斯韦-玻尔兹曼分布通过一系列的瞬态麦克斯韦-玻尔兹曼分布。此外，我们讨论了为什么达到平衡时，两个振荡器的频率是不平等的，是不是一个热的。所有的计算都是精确的，并且结果是通过迭代过程获得的，而没有使用微扰理论。
2008-03-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
The remote Maxwell demon as energy down-converter
它表明，麦克斯韦的恶魔可以被用来允许一台机器提取能量从热浴通过使用的信息，是由恶魔在一个远程位置处理。本文提出的模型有效地用信息传输代替了能量传输。为此，我们使用了一个反馈协议，使净增益刺激发射在选定的波动周围热平衡。我们估计了下转换率和从热浴中提取能量的效率。
2014-08-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski Equality with Maxwell's Demon
本文提出了一个新的热力学等式和几个关于含麦克斯韦妖等温过程功与信息关系的不等式。我们的方法是基于制定一个la Jarzynski的热力学引擎和量子信息理论表征的恶魔。每个不等式的下限，这是由恶魔的信息增益和恶魔的测量精度表示，给出了最小的工作，可以在一个单一的热浴在等温过程中进行。这些结果是独立的恶魔的状态，无论是在热力学平衡或不。
2007-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium System as a Demon
麦克斯韦恶魔是一种被认为能够减少系统熵而不对系统做功的生物。通常，这种麦克斯韦恶魔的复杂行为包括测量单个粒子并随后进行反馈。在这里，我们展示了更简单的设置仍然可以作为恶魔：我们证明了利用非平衡分布似乎打破热力学第二定律是足够的。我们提出了一个电子和光学实现这种现象，实现与当前的技术。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Biological implications of dynamical phases in non-equilibrium networks
生物学通过Maxwell Demon机制以牺牲自由能为代价实现了纠错、超灵敏度和精确浓度测量等新功能。各种这样的机制的设计原则和自由能权衡已被研究。在这篇评论中，我们强调一个动态的阶段，可以解释这些机制共享的共性的基础上的观点。动态相由非平衡系统在内部状态空间中执行的典型轨迹定义。我们发现，动力学阶段的共存可以有戏剧性的后果功能与自由能成本权衡。动态相也可以提供一个直观的图片背后的设计原则，这种生物麦克斯韦恶魔。
2015-06-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
A first step phenomenology for the statistics of non-equilibrium fluctuations
本文评估了平衡系统中的平稳概率分布。在提出的唯象学中，没有自由能可以很好地定义。朗道自由能耦合的涨落出现时，内在的化学势导致内在的无序。松弛的几何随机过程的形式。这类系统的临界特性，以及一阶跃，封装在一个广义的静态波动耗散关系的形式。这将有助于确定三类分布，通过定义弛豫速率的赫斯特指数：对于所有H < 1/2的正则麦克斯韦-玻尔兹曼分布;对于H在[1/2，1]中的幂律尾部的通常无标度普适分布;以及一个新的类。后者是在中间的情况下，当H = 1/2。分布函数在原点附近是无标度的，并且与麦克斯韦-玻尔兹曼渐近行为交叉，标度指数和有效温度都取决于内在无序的大小。
2012-01-30 cond-mat.stat-mech physics.data-an
On the transformation of the Maxwell-Boltzmann Distribution to a Power-Law
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
通过直接蒙特卡洛模拟研究硬球碰撞系统，发现当系统远离平衡、具有无标度动力学且边界条件无标度时，能量分布从麦克斯韦-玻尔兹曼分布转变为幂律分布，幂律指数由自相似分布的时间依赖性和边界条件决定。
2026-06-16 astro-ph.HE cond-mat.stat-mech nlin.AO
Transport phenomena in electrolyte solutions: Non-equilibrium thermodynamics and statistical mechanics
本文综合了连续介质力学、电磁学和非平衡态热力学，提出了多组分电解质溶液中输运现象的理论。推导了不可逆热力学的控制方程，包括平衡定律、麦克斯韦方程、内熵产生以及热力学力和通量的线性关系。根据通量-通量时间相关性，得到了连接电化学电势梯度和扩散通量的传输系数的Green-Kubo关系。导出的传输系数和Stefan-Maxwell和无限稀释框架之间的关系，传输矩阵和实验可测量的量之间的连接进行了描述。为了验证Green-Kubo关系在分子模拟中的应用，采用经典分子动力学计算了锂离子和氯离子在二甲基亚砜中的输运系数矩阵，并与实验结果进行了比较.
2020-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
