Quasi-linear irreversible thermodynamics of a low-temperature-differential kinematic Stirling heat engine
低温温差（LTD）斯特林热机能够在我们日常生活中存在的低温热源之间的微小温差下运行，因此它们被认为是一种重要的可持续能源技术。作者最近提出了一个LTD运动斯特林热机的非线性动力学模型，以研究发动机的旋转机理[Y。Izumida，EPL \textbf{121}，50004（2018）]。本文介绍了我们的非平衡热力学分析的研究，这种发动机模型，其中的负载扭矩，发动机不工作。我们表明，发动机的旋转状态是在准线性响应制度的热力学通量表现出线性依赖于热力学力。值得注意的是，它被发现的准线性关系的响应系数是对称的，这是类似的Onsager对称性的线性不可逆热力学。基于这些关系，我们制定了发动机的最大效率。我们还阐明，出现的准线性响应系数的对称性，通过反映（反）互惠性的Onsager动力学系数确定的发动机在附近的平衡态的松弛动力学。我们期望，目前的研究铺平了道路，发展非平衡态热力学的自治热机描述为一个非线性动力系统。
2020-06-29 cond-mat.stat-mech
Designing optimal discrete-feedback thermodynamic engines
反馈可用于将信息转换为有用的功，使其成为提高热力发动机性能的有效工具。使用反馈可逆性作为指导原则，我们设计了一种方法，用于设计最佳的反馈协议的热力学发动机，提取反馈过程中获得的所有信息作为工作。我们的方法是基于这样的观察，即在一个反馈可逆的过程中，测量和随后的协议的时间反转都准备在相同的概率状态的系统。我们说明了我们的方法的效用与多粒子Szilard引擎的两个例子。
2011-10-31 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamic interpretation of information geometry
近年来，在随机热力学的背景下，信息论与热力学的统一理论得到了广泛的讨论。统一理论揭示了信息论对于理解远离平衡态的系统的非平稳动力学是有用的。在这封信中，我们发现了随机热力学和信息论之间的一个新的联系，即信息几何。通过应用这种联系，信息几何不等式可以解释为速度和热力学成本之间的热力学不确定性关系。将信息几何不等式应用于生化酶反应的热力学模型。
2018-05-07 cond-mat.stat-mech
Szilard Engines as Quantum Thermodynamical Systems
我们分析了一个发动机的工作流体由一个单一的量子粒子，并行西拉德的建设一个经典的单粒子发动机。在他使用后者解决麦克斯韦第二定律悖论之后，量子引擎的设计反映了经典的混沌Szilard Map，它操作测量，热能提取和内存重置的热力学循环。聚焦于观察和控制粒子的热力学成本，并在量子和经典极限中比较这些成本，我们详细介绍了量子和经典制度中信息处理引起的热力学耗散的朗道原理背后的热力学权衡。特别是，发现与经典发动机，我们表明，在一个周期的热力学成本的总和服从广义朗道原理，精确平衡从热浴中提取的能量。因此，量子引擎遵守第二定律。然而，量子引擎是通过完全不同的机制来实现的：经典的测量和擦除决定了热力学，而在量子实现中，分区插入的成本是关键。
2022-12-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Experimental characterization of autonomous heat engine based on minimal dynamical-system model
自主式热机是一种利用非平衡流进行操作的自主非平衡系统（如生物细胞）的模型系统。由于卡诺热机对平衡态热力学的贡献是本质性的，因此自主热机有望在构建非平衡态热力学的挑战中发挥关键作用。然而，发动机的高度复杂性，涉及热，气流和力学之间的复杂耦合，阻碍了简单的建模。在这里，我们的实验特点的非平衡动力学和热力学的低温差斯特林发动机，这是一个模型自主热机。我们的实验表明，核心发动机动力学定量描述的最小动力学模型只有两个自由度。该模型提出了一个新的概念，说明了发动机作为一个由热力学力驱动的热力学钟摆。这一工作为从简单动力学系统出发研究自治系统的非平衡态热力学开辟了一条新途径。
2020-04-23 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics for a periodically driven single-particle pump
给出了时间周期单粒子泵的随机热力学分析，包括流量、热力学力、熵产生、功、热和效率的显式结果。这些结果在远离平衡态时是有效的。从线性（Onsager）政权的偏差进行了讨论。
2017-09-28 cond-mat.stat-mech
Finite-time thermodynamics: A journey beginning with optimizing heat engines
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
本文综述了有限时间热力学的历史发展，回顾了过去二十年该领域的研究现状，重点探讨了有限时间热力学循环的基本限制、热力学过程的最优控制与优化、非常规热机的操作以及实验进展。
2024-11-06 cond-mat.stat-mech physics.app-ph physics.class-ph
Generalized thermodynamics of an autonomous micro-engine
我们将自主微型发动机作为一个封闭的量子力学系统进行分析，包括它所做的工作和消耗的燃料。我们的模型系统通过示例表明，可以在快自由度和慢自由度之间稳定且自发地传递能量，类似于内燃机将化学能转化为功的方式。在证明了这种可能性之后，我们观察到我们的微型发动机的封闭系统量子动力学与热力学第一和第二定律之间的密切类比。从这些类比，我们推导出一个广义的热力学公式，仍然有效的微观尺度。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Linear Irreversible Thermodynamics and Onsager Reciprocity for Information-driven Engines
在非平衡态热力学的最新进展中，信息被认为是一种热力学资源，它可以驱动热力学流，而不需要能量的直接注入。在本文中，我们建立了一个广泛的自治信息处理类的线性不可逆热力学的框架。特别是，我们证明了Onsager互易性与信息成立：线性响应矩阵是定义良好的，并与信息亲和力和传统的热力学亲和力对称。作为一个应用程序，我们推导出一个普遍的约束的效率在最大功率的信息驱动的引擎在线性制度。我们的结果揭示了信息流在线性不可逆热力学中的基本作用，并将适用于研究信息在生物系统中的作用。
2016-11-21 cond-mat.stat-mech
Engine efficiency at maximum power, entropy production and equilibrium thermodynamics
卡诺热机为实际热机的效率设定了上限。一个任意的不可逆发动机有时被认为与Curzon-Ahlborn发动机的性能非常接近。后者的效率通常是通过在非均衡框架下调用最大功率原理来获得的。我们在这里概述了两个合理的路线内的经典热力学领域达到相同的表达式。对现有实际发动机性能的进一步研究表明，一个更简单的近似公式在效率的界限方面工作得更好。在实际的源和汇之间放置一个中间温度的水库会导致一些有趣的额外观察。
2016-06-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Active engines: Thermodynamics moves forward
热力学热机的研究是建立平衡热力学原理的关键，其意义远远超过发动机优化。对于非平衡系统，根据定义，即使在静止时也会耗散能量，如何最好地将这种耗散转化为有用功在很大程度上仍然是一个悬而未决的问题，具有类似的潜力来阐明一般的物理原理。本文综述了近年来在研究活性物质发动机性能方面的理论进展。我们区分两个主要类别，无论是自主引擎利用粒子电流，或循环引擎应用周期变换的系统，并提出了迄今为止的优化策略。我们描述了以前的研究的局限性，并提出了一些未来的观点，以期建立一个一致的热力学框架远离平衡。
2021-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Work producing reservoirs: Stochastic thermodynamics with generalized Gibbs ensembles
我们开发了一个一致的随机热力学环境组成的热力学水库在外部保守力领域，即环境描述的广义或吉布斯正则系综。我们通过验证诱导随机动力学的局部细致平衡关系，证明了与此类储层弱耦合的小系统可以交换热量和功。基于这一分析，我们有助于合理化的观察，非热水库可以提高效率的热力学热机。
2016-07-29 cond-mat.stat-mech
Diffusion approximations to the chemical master equation only have a consistent stochastic thermodynamics at chemical equilibrium
随机热力学的稀释，充分搅拌混合物的化学反应物种是建立在随机轨迹的反应事件从化学主方程。然而，当分子群体很大时，离散的化学主方程可以用连续扩散过程近似，如化学朗之万方程或低噪声近似。在本文中，我们调查在何种程度上这些扩散近似继承随机热力学的化学主方程。我们发现，一个随机热力学描述是唯一有效的，在一个详细的平衡，平衡稳态。远离平衡，那里没有一致的随机热力学，我们表明，人们仍然可以使用的扩散解决方案来近似的化学主方程的基本热力学。
2015-07-24 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic universality of quantum Carnot engines
热力学第二定律的卡诺陈述对所有热机的效率提出了上限。最近，已经研究了诸如相干性和量子纠缠的通用量子特征是否可以允许量子器件具有大于卡诺效率的效率。目前的研究表明，这是不允许的热力学热力学定律。特别是，我们将证明，而不是热的定义必须修改，以考虑到维持相干性和纠缠的热力学成本。我们的理论研究结果数值说明了实验相关的例子，从光学力学。
2015-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic deformation of a thermodynamic symplectic structure
研究了一类热力学辛结构的随机变形。随机形变过程类似于像形变量子化这样的可观测量代数的形变，但是对于虚的形变参数（普朗克常量）。揭示了热力学的规范对称性和相应的描述热力学系统涨落的随机力学，介绍了规范场。给出了规范变换和规范场的物理解释。被认为是一个应用程序的形式主义描述系统的分布参数在局部热力学平衡。
2009-01-08 cond-mat.stat-mech hep-th
Strong Coupling Thermodynamics and Stochastic Thermodynamics from the Unifying Perspective of Time-Scale Separation
在时间尺度分离的假设下，建立了一个简单而统一的热力学和随机热力学理论，用于研究与环境强相互作用的小经典系统。将总哈密顿量分解为浴部和系统部，系统部为平均力的哈密顿量。浴的条件平衡和系统的约化平衡都是用正则系综理论描述的。熔池自由能与系统变量和控制参数无关。此外，随机热力学的弱耦合理论变得几乎逐字适用，即使系统与其环境之间的相互作用和相关性很强且外部变化。最后，这种基于TSS的方法也导致了一些关于热力学第二定律起源的新见解。
2021-08-30 cond-mat.stat-mech
Finite-time thermodynamic process of a two-level quantum heat engine
本文考虑一个二能级量子热机模型，研究了有限时间运行下不同条件下热力学量的显式解析表达式。在该发动机中，工作物质由浸没在磁场中的自旋半粒子组成。有限时间热力学过程由两个量子绝热过程和两个量子等温过程组成。该过程在具有相反温度$β_{1}$和$β_{2}$（$<β_{1}$）的两个热源之间工作。在这个过程中，我们得到的功，热，功率和效率在最大功率输出的模型。最大功率效率的结果与卡诺效率的一阶普适值一致。
2022-07-02 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and the Evolution of Stochastic Populations
热力学对物理学之外的问题的吸引力是不可否认的，正如人们越来越认识到它的普遍性一样，然而，在缺乏脱离分子系统特性的严格形式主义的情况下，所有推广热力学的尝试充其量都是定性的和启发性的。在本文中，我们制定了热力学概率理论，并将其应用于一般的随机种群的基础。
2020-07-02 cond-mat.stat-mech
Stochastic approach to equilibrium and nonequilibrium thermodynamics
我们开发的随机热力学方法的基础上的随机动力学，它可以是离散的（主方程）连续的（福克-普朗克方程），并在两个假设有关熵。第一个是熵本身的定义，第二个是熵产生率的定义，它是非负的，在热力学平衡时为零。基于这些假设，我们研究了多自由度相互作用系统在平衡态和非平衡态下的宏观动力学规律，以及如何从随机动力学中导出宏观动力学规律。这些研究包括化学反应的准平衡过程、平衡面的凸性、热力学势的单调时间行为（包括熵）、熵产生率的双线性形式、Onsager系数和互反关系以及化学反应的非平衡稳态。
2015-04-28 cond-mat.stat-mech
Optimization of stochastic thermodynamic machines
随机热力机的研究是非平衡态热力学的主要课题之一。本文在Fokker-Planck方程的框架下，利用偏微分方程特征线法和变分法，对随机热力机的性能进行了优化，使不可逆功$W_{irr}$或等效总熵产$ΔS_{\rm tot}$达到其下界。讨论了最优热力机的性质，给出了最优热力机输出功率$W$、功率$P$和能量效率$η$的上界的显式表达式。为了说明所获得的结果，典型的例子与最佳协议（外部电位）。
2020-02-14 cond-mat.stat-mech
A microscopic perspective on stochastic thermodynamics
我们认为随机热力学作为一个理论的统计推断实验观察到的波动时间序列。为此，我们引入了一个一般框架，用于在两个尺度上量化关于系统的动态状态的知识：细粒度或微观，确定性和粗粒度或介观，随机描述水平。对于一个通用的模型动力学，我们展示了如何在马尔可夫随机热力学中使用的波动熵变化的数学表达式自然出现。我们的想法是概念上的方法，（i）连接熵产生和它的波动关系在确定性和随机系统和（ii）提供一个互补的信息理论图片的概念熵和熵产生在随机热力学。
2015-05-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Stochastic Thermodynamics of Quantum-Induced Stochastic Dynamics
PUC-Rio（天主教里约热内卢大学）
本文提出了一种用于量子诱导随机动力学的热力学框架，通过光学机械系统展示了非平衡量子特性如压缩的热力学分析。
2026-02-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Geometry of Microscopic Heat Engines
我们开发了一个几何框架来描述由缓慢的周期性温度变化和机械控制参数的调制驱动的微观热机的热力学。涵盖经典和量子制度，我们的方法揭示了一个普遍的效率和功率之间的权衡关系，仅从几何参数，并持有任何物理一致的微观动力学。专注于Lindblad动力学，我们得出的第二个界限表明，作为一个真正的量子效应的一致性不可避免地降低了性能的缓慢发动机循环，无论驱动振幅。为了证明我们的结果的实际适用性，我们制定了一个单量子位的热机，这是在当前的固态技术的范围内的例子。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Functionals in stochastic thermodynamics: how to interpret stochastic integrals
在随机热力学中，来自宏观热力学的标准概念，如热、功和熵产生，通过在随机水平上定义它们而被推广到小的波动系统。在具有连续状态空间的朗之万系统中，这样的定义涉及沿着系统轨迹的随机积分，其具体值取决于用于评估它们的离散化规则（即积分中噪声项的“解释”）。通过一个系统的数学调查，这一明显的困境，我们证实了广泛使用的标准解释的热量和工作一样的泛函Stratonovich积分。此外，我们概括的异常，是已知的熵产生的温度梯度的存在下发生。
2019-07-17 cond-mat.stat-mech
A geometric bound on the efficiency of irreversible thermodynamic cycles
随机热力学彻底改变了我们对有限时间内运行的热机的理解。最近，许多研究已经考虑了热力学循环作为热力学空间（例如经典热力学中的$P-V$空间）中具有给定轮廓的热机的最佳操作，特别关注卡诺发动机。在这项工作中，我们使用热力学几何的镜头，探索整个空间的热力学循环与连续变化的浴温度在寻找最佳形状的周期在缓慢的驱动制度。我们应用经典的等周不等式推导出一个通用的几何约束的任何不可逆的热力学循环的效率，并明确构建有效的热机在有限时间内运行，几乎饱和这个边界的一个特定的模型系统。给定的界限，这些最佳的循环执行更有效地比所有其他热力学循环运行的热机在有限的时间，包括著名的周期，如卡诺，斯特林，奥托。例如，与最近的实验相比，这对应于在某些时间范围内操作的发动机的效率的数量级改进。我们的研究结果提出了新的设计原则，为未来的介观热机和成熟的实验研究。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Two applications of stochastic thermodynamics to hydrodynamics
该研究重新构建可压缩与不可压缩牛顿流体的热力学表述以对接随机热力学，得到流体系统熵产生率的维持-过剩分解及类似热力学不确定关系的下界，证明随机热力学普适性并拓展流体热力学理论潜力。
2024-06-19 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Stochastic Thermodynamics and Hierarchy of Fluctuation Theorems with Multiple Reservoirs
我们重新制定随机热力学的Langevin系统的噪声实现与多个水库和研究结构的热力学第二热力学定律。当系统的一个自由度同时受到多个水库的影响时，也就是说，当噪声混合发生时，我们推导出一系列的波动定理。这些定理和相关的热力学第二热力学定律对朗之万系统的热力学提出了更严格的限制。我们将我们的研究结果应用于噪声混合环境中的随机机器，并证明我们的新边界在确定机器的潜在功能和性能方面起着至关重要的作用。
2018-07-31 cond-mat.stat-mech
Multilevel quantum thermodynamic swap engines
我们研究了二冲程量子热力学发动机中的能量交换和涨落，其中工作流体由两个多级量子系统表示，即qudits，热流通过在不同温度下的两个热库的弛豫来允许，并且功交换通过部分交换幺正相互作用来操作。我们确定了三个制度的操作（热机，制冷机，热加速器），目前的熵产生和信噪比的功和热之间的热力学不确定性关系，并推导出完全的联合概率的随机工作和热。我们的研究结果弥合了双量子比特和双模玻色子交换引擎之间的差距，并显示了哪些属性被保持（例如，非波动的奥托效率）以及因增加维数而损失的部分（例如，标准热力学不确定性关系的小的违反或超过Curzon-Ahlborn效率的可能性）。
2021-07-14 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
Martingales for physicists: A treatise on stochastic thermodynamics and beyond
该研究综述鞅理论在随机热力学及物理学更广泛随机过程中的应用，为相关领域研究者提供理论参考。
2023-12-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Stochastic thermodynamics for kinetic equations
随机热力学是为时间反演下的奇数变量而制定的。由于热浴的各向同性的碰撞率的空间旋转下的不变性被证明是一个至关重要的成分。另一种详细的波动定理推导出来，仅表示在远期统计。它说明了一个线性动力学方程与袋鼠率。
2015-03-31 cond-mat.stat-mech
Stochastic process behind nonlinear thermodynamic quantum master equation
我们提出了一个Hilbert空间中的分段确定性马尔可夫跳跃过程，使得这个随机过程的协方差矩阵解热力学量子主方程。所提出的随机过程特别简单，因为希尔伯特空间中的向量的归一化仅平均保留。由于热力学主方程的非线性，随机轨道的构建涉及作为运行系综平均的密度矩阵。我们确定的原则，细致平衡和波动耗散关系，我们的马尔可夫跳跃过程。
2010-05-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski Relation, Fluctuation Theorems, and Stochastic Thermodynamics for Non-Markovian Processes
我们证明了Jarzynski关系的一般随机过程，包括非马尔可夫系统的记忆。我们证明的唯一要求是存在一个定态，因此不包括非遍历系统。然后，我们展示了如何随机热力学的概念可以用来证明进一步精确的非平衡关系，如克鲁克斯关系和波动定理的熵产生非马尔可夫动力学。
2007-09-14 cond-mat.stat-mech
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
Collective Dynamics from Stochastic Thermodynamics
从随机热力学的观点出发，导出了描述全局耦合XY模型中有序-无序跃迁附近和仓本模型中同步-去无序跃迁附近的集体动力学方程.一种新的思维方式是将宏观变量的确定性时间演化解释为热力学系统的外部操作。然后我们发现，不可逆功决定了集体动力学的方程。在分析仓本模型时，我们采用了广义的不可逆功的概念，它源于与稳态热力学相关的非平衡恒等式。
2014-12-31 cond-mat.stat-mech
The underdamped Brownian duet and stochastic linear irreversible thermodynamics
在我们早期工作的基础上（Proesmans et.例如，物理学~修订版~ X \textbf{6}（2016），041010），我们引入欠阻尼布朗二重奏作为耗散系统或工作到工作引擎的原型模型。随机热力学理论的几个最新进展与明确的分析计算和相应的朗之万模拟说明。特别是，我们讨论了Onsager-Casimir对称性，功率，效率和耗散之间的权衡关系，以及随机效率。
2017-04-07 cond-mat.stat-mech
Using a quantum SWAP engine to experimentally validate thermodynamic uncertainty relations
本文在核磁共振平台上实验实现量子SWAP引擎，验证广义热力学不确定性关系在所有工作区间成立，而更紧致的TUR在部分区间被违反。
2024-10-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy and Thermodynamic second laws: New perspective - stochastic thermodynamics and fluctuation theorems
最近，在热力学第二定律问题上有了相当大的进展，这就是众所周知的熵增加定律或不可逆性。特别是，一种新的对称性称为Gallavotti-Cohen对称性被发现在非平衡（NEQ）波动，这导致了所谓的波动定理。热力学第二定律是涨落定理的一个简单的推论，人们可以从涨落定理中定量地预测NEQ过程违反熵增加定律的频率。违反消失在热力学极限，但可以观察到合理的小系统。本文简要介绍了随机热力学，并导出了各种涨落定理，包括总熵产生、功-自由能关系、过剩和持家熵以及信息熵。
2018-05-15 cond-mat.stat-mech
Irreversible thermodynamics and Glansdorff-Prigogine principle derived from stochastic thermodynamics
本文从随机热力学推导不可逆热力学方程及Glansdorff-Prigogine极值原理，证明熵产生率为通量凸函数，过剩熵产生非负，并在无温度梯度时将其Lyapunov函数识别为热力学势。
2025-01-27 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics for "Maxwell demon" feedbacks
我们提出了一种方法，将一类特定的反馈过程的影响随机热力学。这些“麦克斯韦恶魔”反馈不影响系统能量学，而只影响系统状态之间的能量势垒（以取决于系统状态的方式）。因此，它们具有纯粹的信息性质。我们表明，由此产生的形式主义可以应用于研究的反馈过程中作用于电子转移通过结的热力学效应。
2012-07-09 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Relations in Stochastic Thermodynamics
涨落关系是非平衡系统中的恒等式，在过去的20年里引起了人们的极大兴趣。这是一个由4个讲座组成的系列，讨论了非平衡过程随机方程建模中此类关系的各个方面。
2013-08-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
The Anyonic Quantum Carnot Engine
本文研究以二维任意子为介质的量子卡诺热机，推导出其效率的显式表达式，为探索小尺度量子系统的热力学及从量子统计中提取机械功提供了新途径。
2025-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation theorems in general relativistic stochastic thermodynamics
本工作基于广义相对论随机力学与热力学框架，聚焦轨迹层面，重新表述第一定律并证明涨落定理，强调完全广义协变性与观测者选择。
2025-02-03 cond-mat.stat-mech gr-qc
Thermodynamic optimization of a Penrose process: an engineers' approach to black hole thermodynamics
在这项工作中，我们提出了一个新的观点，黑洞的热力学引入不可逆性的影响，采用热力学优化和有限时间热力学。这些问题在物理学和工程学中都很重要，它们将标准热力学与最优控制理论相结合，以便在不假设所涉及的微观物理的情况下找到现实过程的最优协议和边界。我们发现一般的界限上的最大工作和效率的热力学过程涉及黑洞，可以完全来自知识的热力学关系在平衡。由于这些新的边界考虑了过程的有限持续时间，它们比可逆的边界更现实和严格。为了说明我们的论点，我们考虑详细的热力学优化的Penrose过程，即寻找最小的耗散过程提取所有的角动量从克尔黑洞在有限的时间内的问题。我们讨论了我们的结果与实际天体物理现象的相关性，与实验室黑洞类似物的比较，以及黑洞热力学的其他理论方面。
2015-11-20 astro-ph.HE cond-mat.stat-mech gr-qc
Repeated interactions and quantum stochastic thermodynamics at strong coupling
将重复相互作用的热力学框架推广到与热浴接触的任意开放量子系统。基于这些发现的理论，然后扩展到任意测量系统上进行。这构成了强耦合量子热力学中直接实验可检验的框架。通过构造，它提供了许多量子随机过程和量子因果模型与一致的热力学解释。该设置可以进一步使用，例如，严格调查非马尔可夫性和非平衡态热力学之间的相互作用。
2019-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Thermodynamics of Learning
事实上，每一种生物都在收集关于其嘈杂环境的信息，并根据这些数据建立模型，主要是使用神经网络。在这里，我们使用随机热力学分析学习的分类规则的神经网络。我们表明，由网络获得的信息是有界的学习的热力学成本，并介绍了学习效率$η\le1$。我们讨论了最优学习的条件，并在热力学极限下分析了Hebbian学习。
2016-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On the use of stochastic differential geometry for non-equilibrium thermodynamics modeling and control
我们讨论了相关的几何概念的理论应用随机微分方程的非平衡态热力学理论的小系统。特别是，我们展示了如何Eells-Elworthy-Malliavin协变的Wiener过程的黎曼流形上的建设提供了一个物理上透明的制定有限时间热力学过渡的最优控制问题。基于这个配方，我们转向最佳热力学控制及其解释的最新成果的评价性讨论。
2012-10-03 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
Stochastic Thermodynamics of Non-Linear Electronic Circuits: A Realistic Framework for Computing around kT
我们提出了一个一般的形式主义的非线性电子电路的随机一致性模型的建设。构成电路的器件可以具有任意的I-V曲线，并且可以包括隧道结、二极管和亚阈值操作中的MOS晶体管等。我们提供了一个全面的分析这些模型的随机非平衡态热力学，确定相关的热力学势，表征的不可逆熵产生的不同贡献，并获得不同的波动定理。我们的工作提供了一个现实的框架，研究与电子电路计算热力学。我们证明了这一点，通过构建一个随机模型的CMOS反相器。我们发现，确定性分析是唯一兼容的假设的平衡波动，并分析了如何非平衡波动诱导偏离其确定性的传递函数。最后，建立在CMOS反相器，我们提出了一个全CMOS设计的概率位（或二进制随机神经元）利用固有噪声。
2021-05-18 cond-mat.stat-mech
Reaching and violating thermodynamic uncertainty bounds in information engines
热力学不确定性关系（TURs）为随机系统的涨落和耗散设定了基本界限。在这里，我们研究这些界限，在实验和理论上，通过探索整个相空间的循环信息引擎在非平衡稳态运行。接近其最大效率，我们发现，发动机违反了原来的TUR。TUR违反的第一个实验证明同意最近提出的较软的界限：发动机满足两个广义TUR界限来自详细的波动定理与反馈控制和另一个界限连接波动和耗散的互信息和Renyi发散。我们研究了工作波动和耗散的相互作用如何塑造引擎的信息转换效率，并发现耗散在有限的噪声水平下是最小的，原始的TUR被违反。
2020-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometrical aspects of entropy production in stochastic thermodynamics based on Wasserstein distance
研究了Fokker-Planck方程的最优输运理论与随机热力学之间的关系。我们表明，熵产生的下限是由$L^2$ -Wasserstein距离的路径长度测量的行动。由于$L^2$ -Wasserstein距离是最优输运理论的一个几何度量，我们的结果意味着熵产生的几何解释。基于这种解释，我们得到了一个过渡时间和熵产生之间的热力学权衡关系。这种热力学的权衡关系被认为是一个热力学的速度限制，它给出了一个更严格的界限的熵产生。我们还讨论了随机热力学的子系统，并推导出一个下界的部分熵产生作为推广的信息热力学第二定律。我们的形式主义也提供了一个几何图片的最佳协议，以尽量减少熵产生。我们说明了这些结果的最佳随机热机和效率的几何界限。
2021-10-29 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Theorems and Thermodynamic Inequalities for Nonequilibrium Processes Stopped at Stochastic Times
本文针对在随机时刻停止的非平衡过程，提出构造鞅的系统方法，建立停止时间涨落定理及比传统结果更强的热力学不等式，并通过熵产生、自由能耗散和耗散功进行数值验证。
2023-06-01 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Stochastic Thermodynamics of oscillators networks
我们应用随机热力学的形式主义来描述复杂的Langevin和Fokker-Planck方程系统的动力学。我们特别提供了一个简单而通用的配方来计算非线性振荡器网络的耗散电流，耗散和传播热。利用热力学力和通量的Hodge分解，我们导出了一个熵产生公式，它推广了非势力的概念，并使任意远离平衡态的细致平衡和时间反演对称性的破缺变得透明。我们的形式主义，然后应用到描述的非平衡态热力学的几个例子，特别是连续铁磁体，网络的经典自旋振荡器和Frenkel-Kontorova模型的纳米摩擦。
2018-10-01 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of a continuous quantum heat engine: Interplay between population and coherence
我们提出了一个详细的热力学分析的三能级量子热机连续耦合到热和冷水库。该系统是由一个振荡的外场驱动，并由马尔可夫量子主方程描述。我们采用了与热力学一致的广义形式。我们计算的热量，功率和效率的系统的热力发动机的操作制度，并检查热力学的不确定性关系。系统的效率强烈依赖于蒸发器的结构，并且不同水平之间的相关性可能是理想操作的障碍。在量子系统中，热通量被分解为粒子数和相干部分。相干部分是量子系统特有的，与布居部分相反，它不能用线性响应区域中的简单级数展开来表示。我们讨论了人口和相干部分之间的相互作用如何影响的性能的热机。
2021-10-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
