Thermodynamics of non-Markovian reservoirs and heat engines
我们发现，非马尔可夫效应的水库可以作为一种资源，从奥托循环提取工作。非马尔可夫动力学下的状态转换是通过两步过程实现的，即使用马尔可夫库的等温过程和随后的绝热过程。从热力学第二定律，我们表明，从状态下准备的非马尔可夫动力学的最大量的可提取的工作量化的一个下界的非马尔可夫。我们用一个明确的非马尔可夫进化的例子来说明我们的想法。
2018-06-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy production and thermodynamic power of the squeezed thermal reservoir
分析了压缩热库的熵产生和最大可提取功。水库的非平衡量子性质诱导的熵转移与相干的贡献，同时修改其热的一部分，允许从一个单一的水库提取工作，以及量子热机的功率和效率的巨大改善。引入一个修改后的量子奥托循环，我们的方法充分表征禁止在标准情况下，如制冷和工作提取在同一时间，伴随着效率等于单位的操作制度。
2016-05-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Information processing and the second law of thermodynamics: an inclusive, Hamiltonian approach
我们得到的开尔文-普朗克，克劳修斯，和卡诺声明的热力学第二定律的概括，涉及信息处理的情况下。为此，我们考虑一个信息库（代表，例如，一个存储设备）旁边的热量和工作水库，出现在传统的热力学分析。我们得出我们的结果在一个包容性的框架内，所有参与的元素-系统或感兴趣的设备，连同热量，工作和信息水库-明确建模的时间无关的，经典的哈密顿量。我们特别强调的限制和假设下，感兴趣的设备的周期性运动出现从它的相互作用与工作，热量和信息水库。
2013-08-22 cond-mat.stat-mech
The thermodynamics governing 'endoreversible' engines
阐述了内可逆热机的一种原型--Curzon-Ahlborn热机的热力学。特别是，他们的绝热平衡的标准进行了修订。所谓内可逆发动机的不可逆性，是由于选择最冷的热源来排热而产生的。相反，如果允许储存器进行热和机械接触，则产生优化功输出和热吸收的平均值，并且是完全可逆的。卡诺效率无法被击败，因为没有什么比最冷的水库更冷。
2006-04-04 cond-mat.stat-mech
Optimizing Thermodynamic Cycles with Two Finite-Sized Reservoirs
本文研究了两个有限大小的具有明确温度的热源之间运行的热机的非平衡热力学。在线性响应范围内，发现在最终时间$τ$处两个储层的均匀温度由熵产生$σ_{\mathrm{min}}\propto1/τ$从下面限定。我们发现一个一般的功率效率权衡取决于发动机的水库的热容量（$γ$）的比率。得到了任意$γ$情况下发动机最大平均功率时的通用效率。为了实用的目的，一个理想气体热机，以实现最佳性能与$σ_{\mathrm{min}}$的操作协议进行了演示。我们的研究结果可以用来开发一个通用的优化方案，在现实世界的情况下，有限大小的水库热力循环。
2021-12-06 cond-mat.stat-mech physics.app-ph physics.class-ph
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
Stochastic energetics and thermodynamics at small scales
在非常小的尺度上，像功和热这样的热力学能量交换变得与系统的热能相当，这导致了不寻常的现象，比如瞬态违反第二定律。我们探讨了这些系统的一般特点，使用随机热力学的框架，并提供了一个初步的概述的基本概念。在这里，我们试图把一些积极追求的主题，如时间箭头，第二定律的信息增益的影响，使用克鲁克斯定理和热力学不确定性关系的生命起源的解释简单的术语。
2019-06-23 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium energetics of sensing and actuation by a smart active particle
University of Cambridge（剑桥大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPIDS)（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；University of Rome “Tor Vergata”（罗马托维尔加塔大学）
研究智能活性粒子在感知与作动间能量分配的非平衡能学机制，揭示其在简单导航中的能量账本结构及热力学约束。
2026-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of chemical reactions coupled to finite reservoirs: A case study for the Brusselator
生物分子过程通常使用化学反应网络耦合到无限大的化学水库建模。这些储层之间的化学势差可以驱动系统进入非平衡稳态（NESS）。实际上，这些过程发生在包含有限数量分子的有限系统中。在这样的系统中，一个NESS可以达到一个外部驱动的泵的帮助下，我们介绍了一个简单的模型。关键参数是泵送速率和化学储层的有限尺寸。我们将此模型应用到一个简单的生化振荡器，振荡器，并量化的性能使用的相干振荡的数量。作为一个令人惊讶的结果，我们发现，更高的精度可以实现与有限大小的水库，即使相应的电流波动大于在理想的无限的情况下。
2020-05-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
A Maxwell demon model connecting information and thermodynamics
在过去的十年中，已经提出了几个理论上的麦克斯韦恶魔模型，表现出诸如制冷、以信息为代价做功等效应，并且已经进行了一些实验来实现这些效应。在这里，我们提出了一个模型与两个级别的恶魔，信息表示的一个序列的位，和两个热源。恶魔与哪个水库互动取决于钻头。如果信息是纯的，一个存储器将被冷冻，另一方面，如果温差大，信息可以被擦除。这样一个系统的真正的例子进行了讨论。
2016-01-06 cond-mat.stat-mech
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
Reply to "Comment on `Validity of path thermodynamic description of reactive systems: Microscopic simulations'
本文回复了关于反应系统路径热力学描述的评论，指出系统-储层统一实体的主张存在无法维持非平衡状态以及纳入相互作用并不能解决路径热力学适用性限制的两大缺陷。
2023-09-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamics of Quantum Reservoir Computing
School of Physics Science and Engineering, Tongji University（同济大学物理科学与工程学院）
通过非平衡热力学框架，揭示驱动开放量子系统在量子临界区的计算峰值源于能隙闭合导致的谱共振，并导出连续时间处理中预测能力与信息耗散及不可逆功之间的基本权衡。
2026-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum Analysis and Thermodynamic Operator Relations in Stochastic Energetics
利用量子分析中提出的算符微分，我们引入了一个量子布朗运动耦合到经典净浴的模型。然后，我们定义的热运营商通过适应的想法的随机能量。引入的算子满足类似于热力学第一和第二热力学定律的关系。
2017-09-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamics of slow solutions to the Gas-Piston equations
尽管它的历史重要性，一个完美的气体封闭的活塞和接触的热库是一个系统仍然在很大程度上正在研究。它的热力学性质还没有很好地理解时，驱动下的非平衡条件。特别是，描述与储层交换的热的解析公式是罕见的。本文证明了当外力和储层温度都随时间缓慢变化但整个过程不是准静态时热的幂级数展开式。为此，我们使用[Cerino \emph{et al.}，\textit{Phys. Rev. E}，\textbf{91} 032128]的动力学方程和一个不常见的应用程序的定期扰动技术。
2016-09-05 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
Measurement-feedback formalism meets information reservoirs
信息热力学有两种不同的形式主义：一种是测量反馈形式主义，它涉及具有测量和反馈过程的二分系统，另一种是信息库形式主义，它认为比特序列是热力学燃料。在本文中，我们推导出一个第二定律的不等式，通过应用测量反馈形式主义的信息水库，它提供了一个更强的界的可提取的工作比任何其他已知的不等式在相同的设置。此外，我们证明了Mandal-Jarzynski模型，这是一个突出的模型的信息库形式主义，是等价的一个模型，通过收缩的二分系统与自主测量和反馈。我们的研究结果提供了一个统一的观点上的测量反馈和信息库的形式主义。
2015-12-02 cond-mat.stat-mech
The reaction coordinate mapping in quantum thermodynamics
我们提出了一个概述的反应坐标的方法来处理强系统水库相互作用的量子热力学。这种技术是基于将集体自由度的水库（反应坐标）到一个扩大的系统哈密顿量（超系统），然后显式处理。剩余的剩余水库自由度的跟踪在通常的扰动方式。由此产生的描述准确地占强系统-储层耦合和/或非马尔可夫效应在广泛的参数范围内，包括制度，其中有一个系统-储层相关性的大量产生。我们讨论了离散冲程和连续运行的热机的应用，以及进一步发展的前景。特别是，我们发现狭窄的制度，强耦合是不是有害的连续运行的热机的性能。
2018-05-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
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
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
Strengthened second law for multi-dimensional systems coupled to multiple thermodynamic reservoirs
本文提出并证明，在先验约束条件下，与多个热力学储库耦合的多维复杂系统的热力学第二定律可被强化，且该强化定律无需局部细致平衡，适用于经济智能体和生物物种等复杂系统。
2024-02-13 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic incompleteness of state dynamics in Markovian transport
Infplane Computing Technologies Ltd（英方计算科技有限公司）
研究揭示了马尔可夫传输中状态动力学的热力学不完整性，指出即使状态主方程固定了occupation概率、稳态响应和弛豫，仍需明确底层跃迁如何分配到库和能量滤波器。
2026-05-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Overfitting and Generalization: Energetic Limits on Predictive Complexity
本文研究信息引擎中复杂预测记忆的能量收益与过拟合风险，提出由物理约束导出的热力学正则化器，证明其能有效提升预测模型泛化性能，揭示物理定律为涌现复杂性与预测智能创造条件。
2024-02-26 cond-mat.stat-mech
Violation of the zeroth law of thermodynamics for a non-ergodic interaction
我们的标题所描述的现象不应该让任何人感到惊讶。然而，令人惊讶的是，制造一个具有这种特征的量子系统是多么容易;而且，这个系统经常被用来展示系统如何平衡。这种侵犯行为可以有各种表现形式。在我们的详细示例中，使失谐的2-水平系统与单色储层接触不会使其松弛到储层温度;相反，系统获取储层的水平-占用比。
2011-08-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of a collisional quantum-dot machine: the role of stages
本文研究碰撞量子点机器的热力学，提出通过调整中间储库和增加阶段数来优化引擎性能，并利用随机热力学精确求解功率与效率，结果表明该策略可显著提升性能。
2023-05-05 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic incompleteness in non-Markovian Majorana transport
Infplane Computing Technologies Ltd（英平计算科技有限公司）
研究非马尔可夫性岛屿态动力学对热力学传输统计的影响，揭示岛屿记忆方程无法确定传输观测值的局限性。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Kramers turnover in class of thermodynamically open systems: Effect of interplay of nonlinearity and noises
针对水库受外部高斯平稳噪声非线性驱动的情况，提出了系统-水库非线性耦合模型。除了内部的热噪声外，开放系统还遇到了两种本质上是乘性的噪声。从复合系统导出的朗之万方程包含了这些噪声过程相互作用的基本特征。基于数值模拟的完整模型的潜力，我们表明，即使在水库是由外部噪声非线性调制，可以恢复营业额的Kramers动态功能。
2012-06-12 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Quantum thermodynamics of the Caldeira-Leggett model with non-equilibrium Gaussian reservoirs
Scuola Normale Superiore（意大利高等师范学院）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
通过引入压缩和位移热模构成的非平衡储层，扩展了Caldeira-Leggett模型，揭示了系统哈密顿量的有效时间依赖性和纯功源，并利用修正Keldysh回路计算了完整热统计，证明了非平衡Caldeira-Leggett模型与经典Langevin粒子在压缩和位移色噪声下的热统计的量子-经典对应，以及能量平衡的涨落定理。
2026-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Simple realization of the polytropic process with a finite-sized reservoir
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
本文提出通过与热容量恒定的有限大小热库接触，实现理想气体的多变过程，从而加深学生对热力学典型过程的理解，并启发学生探索热库有限性带来的有趣现象。
2022-06-14 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.ed-ph
Thermodynamics of Quantum-Jump-Conditioned Feedback Control
我们考虑弱耦合到热库的开放量子系统，并受到由监控量子跳跃触发的有延迟或无延迟的量子反馈操作。建立了该系统的热力学描述，分析了反馈对热力学第一定律和第二定律的修正。我们应用我们的形式主义来研究量子比特的效率进行量子反馈控制和操作作为两个水库之间的热泵。我们还证明了量子反馈可以用来稳定非平衡定态中的相干态，在某些情况下甚至可以成为纯量子态。
2013-05-28 cond-mat.stat-mech
Energetics of Protein Thermodynamic Cooperativity: Contributions of Local and Nonlocal Interactions
局部和非局部相互作用的蛋白质的热力学协同性的各自的作用进行了研究，使用连续（非格子）本地为中心的Gō-like模型与粗粒度的C $_α$链表示。我们研究了一系列的模型，其中（本地）键和扭转角条款有不同的强度相对于（非本地）成对接触能条款。在这些模型中的构象分布采样朗之万动力学。热力学协同性的特征在于实验标准要求范特霍夫量热焓比$ΔH_{\rm vH}/ΔH_{\rm cal}\approx 1$（量热标准），以及两个国家的平均回转半径的变化变性。我们发现，本地和非本地的相互作用是至关重要的热力学协同性。链模型，无论是大大削弱本地构象倾向或大大削弱有利的非本地相互作用显着不合作比链模型具有较强的本地倾向和强大的有利的非本地相互作用。这些研究结果与最近提出的晶格模型与本地-非本地耦合机制的结果进行了比较，它们与蛋白质协同性和链紧凑性的实验测量的关系进行了讨论。
2003-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Stochastic thermodynamics for Ising chain and symmetric exclusion process
我们验证了有限时间波动定理的线性伊辛链在其两端与热源接触。解析结果推导出的链组成的只有两个自旋。该系统可以被映射到一个模型的粒子传输，即对称排斥过程，在接触热和粒子水库。我们修改的对称排斥过程，以代表一个热发动机和再现的最大功率的效率的普遍特征。
2017-02-14 cond-mat.stat-mech
Numerical analysis of second law of thermodynamics and irreversibility in exemplary quantum systems
我们测试玻尔兹曼的H-定理的几种模型的粒子随机游走。我们研究了粒子和水库/探测器之间的相互作用对熵的影响，并发现熵增加的时间为一些模型和行为的非单调的其他。影响熵增长的关键机制是系统与库之间的量子纠缠。我们讨论了系统-储层相互作用的细节，例如系统中的干扰的存在和与检测器部件的相互作用的数量，以及它们对熵的单调性的影响。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficient Quantum Work Reservoirs at the Nanoscale
本研究针对单次 regime 下随机热力学与资源理论热力学的差异问题，将两能级功储库推广为多能级功储库，实现任意态转换可逆性，证明其可达 Landauer 界限且产熵极低，纠正两能级储库的误导性结论。
2024-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Molecular dynamics of open systems: construction of a mean-field particle reservoir
开放分子系统的模拟需要显式或隐式的能量和粒子库。尽管在感兴趣的区域中期望全原子分辨率，但是在库的实现中存在一些自由度。在这里，我们构建了一个组合，明确的水库接口的原子区域与区域的点状，非相互作用的粒子（示踪剂）嵌入在一个热力学平均场。示踪剂分子在进入原子区域时获得原子分辨率并与该环境平衡，而原子分子在穿过原子边界后成为受有效平均场势支配的示踪剂。该方法被广泛测试的热力学，结构和动态性质的液态水。概念和数值优势的程序，以及新的观点强调和讨论。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unifying Three Perspectives on Information Processing in Stochastic Thermodynamics
到目前为止，反馈驱动系统已经讨论了使用（i）测量和控制，（ii）与系统相互作用的磁带或（iii）通过识别稳态传输中的隐式麦克斯韦恶魔。从一个主涨落定理出发，导出了相应的第二定律，并讨论了它们之间的关系。特别是，我们表明，涉及系统和控制器之间的互信息的熵产生和一个涉及一个香农熵差的信息水库，如磁带进行一个额外的长期不同于通常的当前时间的亲和力。因此，我们将随机热力学推广到信息库的存在。
2014-03-04 cond-mat.stat-mech
Performance of a quantum heat engine at strong reservoir coupling
研究了系统与热源强耦合时的量子热机。利用集体坐标映射，我们将系统水库的相关性纳入一致的热力学分析，从而规避通常的限制弱耦合和消失的相关性。我们应用我们的形式主义的量子奥托循环的例子，证明了发动机的性能是减少在强耦合制度相对于其弱耦合对应，产生减少的净功输出和操作在较低的能量转换效率。我们确定的系统和水库周围的周期突然脱钩所造成的成本是主要负责性能下降，并定义一个替代的操作程序，可以部分恢复的工作输出和效率。更一般地说，集体坐标映射具有相当大的希望，更广泛的研究热力学系统以外的弱水库耦合。
2017-03-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Investigation on energetic optimization problems of stochastic thermodynamics with iterative dynamic programming
能量优化问题，例如，随机热力学广泛研究了在系统参数一定的情况下，如何寻找最优的切换协议，使系统的输入功最小。在目前的工作中，我们研究这个问题的数值迭代动态规划。正在调查的模型系统是玩具致动器组成的弹簧连接珠与加载力施加在两端珠。对于最简单的情况，即，一个弹簧驱动器通过调整弹簧的刚度，我们比较了刚度的最优控制协议的过阻尼和欠阻尼的情况下，并讨论惯性效应如何改变驱动过程的不可逆性，从而修改最优协议。然后，我们研究了多自由度系统，通过构造寡聚物致动器，其中两个末端珠子之间的谐波相互作用是外部调谐的。在额定输出功相同的情况下，不同结构的作动器需要不同的最小输入功，反映了作动器内部自由度对作动器性能的影响。
2009-12-18 cond-mat.stat-mech
Strong Coupling Thermodynamics of Open Quantum Systems
提出了一个与热库固定接触的开放量子系统的热力学框架。第一和第二定律得到任意系统-储层耦合强度，并包括因式分解和相关的初始条件。的热力学性质是适应一般强耦合制度，接近平衡定义的，和他们的标准弱耦合对应适当的限制。此外，它们可以从只涉及系统可观测量的测量中推断出来。最后，非马尔可夫的热力学签名制定的形式的负熵产生率。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady-state thermodynamics of non-interacting transport beyond weak coupling
我们研究了弱耦合范围之外的简单（非相互作用）输运模型的热力学。对于一个单一的费米子或玻色子水平-隧道耦合到两个水库-固定的物质和能量流的精确表达式来自海森堡运动方程的解决方案。明确地证明了稳态熵产生率的正性。最后，对于一个配置中，粒子被向上泵的化学势由一个向下的温度梯度，我们证明了这个过程的热力学效率降低时，系统和水库之间的耦合强度增加，作为一个直接后果的损失之间的紧密耦合的能量和物质流。
2015-06-12 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 in the strong coupling regime: An unambiguous approach based on coarse-graining
我们考虑一个经典的和可能驱动的复合系统$X \otimes Y$弱耦合到一个马尔可夫热库$R$，使一个明确的随机热力学englomerate $X \otimes Y$。这种设置可以等效地看作是强耦合到非马尔可夫库$Y \otimes R$的系统$X$。我们证明，只有在$Y$的动态快得多，然后$X$的限制，我们明确的热力学量，如热，熵或内能的表达式，是等价的强耦合表达式最近在文献中获得的平均力的哈密顿量。通过这样做，我们也显着扩展这些结果，制定他们在瞬时速率的水平，并允许$X$和它的环境之间的时间依赖性耦合。远离$Y$比$X$发展得更快的极限，以前的方法无法从原始明确的公式中再现正确的结果，正如我们用数值方法说明的那样，欠阻尼布朗粒子强烈耦合到非马尔科夫储层。
2017-05-29 cond-mat.stat-mech
Quantum Trajectory Approach to the Stochastic Thermodynamics of a Forced Harmonic Oscillator
我制定了一个量子随机热力学的量子轨迹的连续监测强迫谐振子耦合到热库。一致的依赖于熵的定义，介绍了工作，热量和熵，通过工程的热库从一系列的两级系统。在这种形式主义的不可逆性和熵产生之间的联系进行了分析和证实，证明了一个详细的量子轨道的涨落定理。最后，可能的实验验证进行了讨论。
2012-02-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal energies of classical and quantum damped oscillators coupled to reservoirs
我们考虑与水库相互作用的经典和量子谐振子的整体热态。振荡器的欧姆阻尼可以用一维标量场库精确地处理，而一般的非欧姆阻尼可以方便地用谐振子的连续库处理。利用系统的对角化哈密顿量，我们计算了阻尼振子的一些热力学量：平均力内能，平均力自由能，以及基于自由振子哈密顿量的另一个内能.经典的平均力能是等于一个自由振荡器，欧姆和非欧姆阻尼，无论多么强大的耦合到水库。与此相反，量子平均力能依赖于阻尼的细节和发散严格欧姆阻尼。这些结果提供了额外的洞察任意强耦合到一个水库的开放系统的稳态热力学，补充的结果内的动力学方法（如主方程）在弱耦合制度的能量。
2016-04-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Harnessing Measurement Error as a Thermodynamic Resource in Two-Reservoir Information Engines
College of Physics, Jilin University（吉林大学物理学院）；State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry（中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室）；Department of Chemistry and Department of Physics and Astronomy, State University of New York at Stony Brook（纽约州立大学石溪分校化学系和物理与天文学系）
本文提出一类双储层信息引擎，证明测量误差可被利用为热力学资源，在特定条件下提升功输出和效率，并设计基于囚禁离子的实验方案。
2026-10-06 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Thermodynamic limits of dynamic cooling
我们研究了一个外驱动的二能级系统的动态冷却，即通过具有初始正则平衡态的量子系统冷却。我们得到明确的最低可能的温度$T_{\rm min}>0$达到的两个能级系统。最小化涉及系统和储层上运行的所有单位动态过程以及储层能谱。到达$T_{\rm min}$所需的最小工作量随着$1/T_{\rm min}$的增长而增长。但是，如果满足略高于$T_{\rm min}$的温度，则可以显著降低该工作成本。我们的研究结果$T_{\rm min}>0$证明无法达到的绝对零度温度没有歧义，围绕其推导的熵版本的第三定律。虽然通过不同的机制，但不可达到性可以被恢复，用于通过具有初始微正则状态的储器进行冷却。我们还研究了冷却通过水库组成的$N\gg 1$相同的自旋。在这里，我们表明，$T_{\rm min}\propto\frac{1}{N}$，并找到最大的冷却兼容的自由能确定的最小工作。
2011-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of memory erasure via a spin reservoir
具有多守恒量的热力学为设计新型器件提供了一个有希望的方向。例如，Vaccaro和Barnett的[J. A. Vaccaro和S. M. Barnett，Proc. R. A 467，1770（2011）; S. M. Barnett和J.A. Vaccaro，Entropy 15，4956（2013）]提出了信息擦除方案，其中擦除的成本仅仅是能量以外的守恒量，允许新种类的热机。在最近的工作中，我们研究了擦除代价在自旋角动量中的离散涨落和平均界。在这里，我们用自旋等价的功（称为自旋劳动）和自旋等价的热（称为自旋热）来说明成本。我们发现，先前发现的约束上的擦除成本的$γ^{-1}\ln{2}$可以违反的spinlabor成本，并只适用于spintherm成本。我们得到三个边界为不同的擦除协议，并确定一个提供了最严格的约束。为了完整性，我们推导出一个广义Jarzynski等式和违反的概率，这表明对于特定的协议，违反的概率可以是惊人的大。我们还推导了一个积分涨落定理，并利用它来分析使用自旋库的信息擦除的成本。
2021-05-12 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
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
Heat conservation and fluctuations between quantum reservoirs in the Two-Time Measurement picture
本文研究了热力学量子系统中热变化的两次测量定义的统计特性。我们研究了热力学极限和大时间极限下热流的累积母函数。众所周知，如果系统是时间反演不变的，这个累积量生成函数满足著名的埃文斯-塞尔对称性。此外，我们还表明，在适当的紫外线规则性假设下，对水库之间的局部相互作用，它满足一个反射不变性的属性，在[Andrieux et al. New J. Phys. 2009]中提出。我们特别修正了后一篇文章中没有提到紫外条件的一些证明。我们详细介绍了这两个对称性如何导致分别波动关系和统计细化孤立的热力学量子系统的热守恒。如在[Andrieux \emph{et al.} New J. Phys. 2009]中，我们恢复了线性响应理论中的涨落耗散定理，缺少格林-久保关系。我们说明了一些典型模型的一般理论。
2019-10-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Generalized entropy and extensions of the second law of thermodynamics and the Clausius relation for quantum systems in steady heat conduction states
这篇论文已被作者撤回。至于原因，请参见本摘要的底部段落。通过推广Tasaki关于宏观量子复合系统两个平衡态之间绝热过程的热力学第二定律的工作，我们得到了第二定律对由感兴趣的系统和两个热库组成的宏观量子复合系统从初始平衡态到最终非平衡态的瞬态绝热过程的推广，其中感兴趣的系统处于稳定的热传导状态。对于感兴趣的系统，我们定义它的广义熵，使它成为一个实验上可测量的量，并完全满足克劳修斯关系的扩展。这篇文章已经被作者撤回，因为当处于稳定热传导状态的系统从两个库中分离出来，然后在第1.2节定义的温度T^bar处附着到一个库中，从而在T^bar处达到平衡态时，本文提出的广义熵违反了第二定律。在这个不可逆过程中，系统和水库的总熵保持不变，因此违反了第二定律。
2014-05-23 cond-mat.stat-mech
Optimal driving protocols for nano-sized devices and their dependence on couplings to reservoirs
有效的人造纳米器件的发展带来了根本性和技术性的挑战。在有限时间热力学的背景下，最近已经取得了进展。有限时间热力学的一个中心问题是确定最佳的程序，以从一个在明确定义的约束下运行的系统中提取最大的功。对于外部控制的小系统，最佳的驱动协议最大化的平均工作花费在两个给定的系统状态之间的有限时间的过渡。为了简单起见，我们考虑一个外部控制的单级系统，这是嵌入在一个热环境中，并耦合到一个粒子库。从主方程方法计算不同的系统水库耦合的最佳协议。对于开放系统，系统水库耦合显示有显着的影响，最佳的驱动设置。我们指出，最优协议在初始和最终时刻具有不连续的跳跃。最后，这项工作提供了第一次尝试，将这些计算扩展到更大的系统尺寸。
2014-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Ensemble and Trajectory Thermodynamics: A Brief Introduction
我们重新随机热力学系统与离散能量状态接触的热量和粒子水库。
2014-05-09 cond-mat.stat-mech
Works with quantum resource of coherence
研究了量子系统与储层相互作用时热力学第二定律在量子相干性影响下的修正。整个系统是孤立的，因此既不损失能量也不损失信息。研究发现，储层的相干性可以作为一种有用的资源，使系统从储层中提取更多的能量;在相干性测度中，只有相干性的相对熵可以定量表征能量交换.我们证明了两个相干水库之间的热力学循环可以输出更多的工作比它的经典对应。该循环的效率超过了经典工况下热机效率的上限卡诺效率。
2021-10-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
