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
Hierarchy of entropy production and thermodynamic trade-off relations in non-Markovian systems
The University of Tokyo（东京大学）；Kyoto University（京都大学）
本文通过马尔可夫嵌入方法研究非马尔可夫系统中熵产的分解，揭示记忆效应如何影响热机性能与电流精度，建立熵产层次结构及热力学权衡关系。
2026-10-07 cond-mat.stat-mech
Employing Non-Markovian effects to improve the performance of a quantum Otto refrigerator
将量子热力学扩展到超出标准热力学设置的情况，是其发展的一个重要而有趣的方面。一种这样的情况是结构化的环境，诱导非马尔可夫动力学的热力学后果的分析。我们研究了一种量子奥托制冷机，其中标准的马尔可夫冷库被一个特定的工程冷库所取代，这可能会导致量子制冷系统的马尔可夫或非马尔可夫动力学。通过改变制冷剂和储液器之间的耦合，可以互换这两种动态状态。非马尔可夫效应的增加将与耦合强度的增加有关，这反过来将使存储在相互作用哈密顿量中的能量，即相互作用能，变得越来越相关。我们展示了品质因数，性能系数和冷却功率，改变不可忽略的相互作用能，讨论如何忽略这种影响将导致高估的冰箱性能。最后，我们还考虑了一个自旋量子制冷机的数值模拟实验可行的参数，以更好地说明非马尔可夫效应引起的工程冷库。我们认为，一个温和的非马尔可夫动力学表现得更好，无论是一个马尔可夫或一个强大的非马尔可夫制度的运作。
2020-07-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Macroscopically deterministic, Markovian thermalization in finite quantum spin systems
非平衡态热力学的一个关键特征是粗糙可观测量的马尔可夫确定性弛豫，例如两个宏观物体之间的温度差，它几乎独立于初始状态的所有细节。我们证明了对于给定的磁化差，中等大小的自旋1/2系统的幺正动力学可以产生相同类型的弛豫动力学。这一观察可能有助于理解封闭量子系统中热力学的出现。
2014-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-Markovian quantum thermodynamics: laws and fluctuation theorems
这项工作汇集了凯尔迪什非平衡量子理论和热力学，通过显示，一个实时的图解技术是一个等价的随机热力学的非马尔可夫量子机（热机，冰箱等）。对称性之间的量子轨道和他们的时间反转Keldysh轮廓，任何相互作用的量子系统耦合到理想的电子，声子或光子的水库。这些导致量子涨落定理相同的著名的经典的（Jarzynski和Crooks等式，积分涨落定理等），无论系统的动力学是马尔可夫或不。其中一些也被证明持有非因式分解的初始状态。顺序隧道近似和cotunnelling近似都示出尊重的对称性，确保波动定理。对于所有初始状态，能量守恒确保热力学热力学第一定律平均成立，而上述对称性确保热力学第二定律平均成立，即使波动违反它。
2021-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Force-current structure in Markovian open quantum systems and its applications: geometric housekeeping-excess decomposition and thermodynamic trade-off relations
本文提出开放量子系统中力与流的反厄米算子结构，证明熵产生率由其乘积给出，并扩展了随机热力学的几何分解与热力学权衡关系。
2025-03-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-Markovianity and negative entropy production rates
熵产生在非平衡态热力学中起着重要的作用，它可以量化开放系统的不可逆性。它的积极性，可以确保为广泛的一类设置，但熵产生率有时可以成为负的。这通常被视为非马尔可夫动力学的指标。我们通过展示在哪些条件下负熵产生率意味着非马尔可夫动力学以及何时不意味着非马尔可夫动力学来精确地建立这种联系。这是建立在一个统一的语言中的两个设置：（i）从一个粗粒度的描述与一个单一的热浴由马尔可夫主方程描述的系统所产生的动力学和（ii）经典的哈密顿动力学的驱动系统，这是任意强烈耦合到一个单一的热浴。后一结果的量子版本不成立，尽管事实上，综合热力学描述是正式等同于经典的情况下。非马尔可夫动力系统的瞬时定态是本文研究的重要内容。我们的主要贡献是提供了一个一致的理论框架来研究有限时间热力学的一大类动力学与其非马尔可夫性的精确链接。
2018-11-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Thermodynamics in a Non-Markovian Dynamical System
随机热力学的发展领域将宏观热力学的概念，如熵产生和功，扩展到系统通过相空间所采取的各个轨迹的微观水平。该方案涉及将系统耦合到环境-通常是影响系统动态的马尔可夫噪声源。在这里，我们扩展这个框架，考虑一个非马尔可夫环境，其动态有记忆，并创建额外的相关性与系统变量，并说明这与选择简单的例子。这样的环境产生了丰富多样的行为。特别是，对于热松弛的情况下，在非马尔可夫动力学下产生的熵的分布不同于马尔可夫动力学的等效情况下，只有一个延迟时间。当依赖于时间的外部工作协议被打开时，系统与环境的相关性可以帮助或阻碍其接近平衡，并影响其熵的产生，这取决于系统与环境之间的耦合强度。
2022-02-14 cond-mat.stat-mech
Two-Qubit Spin-Boson Model in the Strong Coupling Regime: Coherence, Non-Markovianity, and Quantum Thermodynamics
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）
研究双量子自旋-玻色子模型在强耦合下的相干性、非马尔可夫性和量子热力学特性，通过HEOM和RCM方法分析耦合特性及熵产计算。
2026-01-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Comment on " Second Law of Thermodynamics without Einstein Relation'', arXiv:2405.17142
本文评论指出单一类温度变量不足以构建非平衡马尔可夫开放系统的热力学形式体系，并重新审视第二定律及局部温度概念，通过示例阐明其不足。
2025-03-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium thermodynamics in the strong coupling and non-Markovian regime based on a reaction coordinate mapping
本文提出了一种超越弱耦合和马尔可夫近似的研究小系统热力学行为的方法。我们的想法是重新定义的系统和环境，使有效的，重新定义的系统再次弱耦合到马尔可夫剩余浴，因此，允许导出一个一致的热力学框架，这个新的系统环境分区。为了实现这一目标，我们利用的反应坐标映射，这是一个通用的方法，在这个意义上说，它可以应用于一个任意的（量子或经典，甚至时间依赖）系统线性耦合到一个任意数量的谐振子水库。该方法的核心依赖于对环境的一部分（反应坐标）的适当识别，其随后被包括为系统的一部分。我们证明了这一概念的力量，表明非马尔可夫效应可以显着提高稳态效率的三能级微波激射器热机，即使在制度的弱系统浴耦合。此外，我们表明，我们的方法允许一个单电子晶体管耦合到振动证明主方程中的极化子变换参考系。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy production in a non-Markovian environment
随机热力学和相关的涨落关系提供了将热力学基本热力学定律推广到小尺度和非平衡系统的方法。波动的热力学变量通常在孤立的哈密顿演化或开放系统中的马尔可夫动力学的背景下处理。然而，在非平衡条件下的驱动系统中，没有先验的理由证明马尔可夫近似是有效的。在这项工作中，我们引入了一个明确的非马尔可夫模型的动态开放系统，系统和环境之间的相关性驱动的一个子集的环境中的平衡。这样的一个环境产生了一种新的非马尔可夫熵产生项。为了恢复熵的涨落关系，必须考虑这种非马尔可夫分量。作为一个具体的例子，我们明确地推导出这种修改的波动关系的情况下，过热的单电子盒。
2015-05-28 cond-mat.stat-mech
Role of System-Bath Interaction in Non-Markovian Quantum Brownian Otto Cycles
Konkuk University（建国大学）
通过解析求解海森堡-朗之万方程，研究非马尔可夫强耦合对量子奥托循环的影响，发现等容过程中相互作用能的变化对功和热有贡献，且会降低发动机的功输出。
2026-10-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of the Page curve in Markovian open quantum systems
本文研究马尔可夫开放量子系统中Page曲线的热力学，通过Lindbladian演化分析熵动力学，关联熵减与朗道尔原理，给出二能级系统纠缠动力学解析式，发现Page时间对应初始能量半数流出时刻。
2025-01-15 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Coherent backaction between spins and an electronic bath: Non-Markovian dynamics and low-temperature quantum thermodynamic electron cooling
我们提供了一个多功能的分析框架，用于计算自旋系统的动力学接触的费米子浴超越马尔可夫近似。该方法是基于二阶扩展的Nakajima-Zwanzig主方程，但系统地包括所有的量子相干记忆效应，导致非马尔可夫动力学。我们的结果描述了，对于自由感应衰减，完整的时间范围从非马尔可夫动力学在短时间内，众所周知的指数热衰减在长时间。我们提供了完整的分析结果，为整个时间范围内使用浴巡回电子作为一个原型的普遍量子波动。此外，我们提出了一个量子热力学方案，利用非马尔可夫衰变的温度不敏感性，将热量从电子系统中传输出去，从而通过重复重新初始化自旋簇，在非常低的温度下有效地冷却电子。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Calculating Thermodynamics Properties of Quantum Systems by a non-Markovian Monte Carlo Procedure
受Wang-Landau采样和元自洽方法的启发，我们提出了一种有效计算量子系统自由能的与历史相关的Monte Carlo方法。当嵌入在一个路径积分制定，它是广泛适用于各种各样的哈密顿。在二维量子伊辛模型中，这里选择用于说明，自由能，临界温度，比热的准确性被证明是模拟时间的函数，并成功地与最好的可用方法，特别是在两个不同的Monte Carlo程序的王朗道方法相比。
2009-04-07 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Thermodynamics of quantum-jump trajectories of open quantum systems subject to stochastic resetting
我们考虑马尔可夫开放量子系统服从随机重置，这意味着耗散时间演化在随机分布的时间被重置到初始状态。我们表明，随后的动力学是非马尔可夫的，并有一个广义的林德布拉德方程的形式。有趣的是，量子跳跃的统计可以精确地推导出来。这是通过将量子跳跃轨道的热力学技术与重置动力学的更新结构相结合来实现的。我们考虑作为我们的分析的一个应用程序的驱动两电平和间歇三电平系统。我们的研究结果表明，随机重置可以利用作为一种工具来定制的量子跳跃轨迹和开放量子系统的动力学相位的统计。
2022-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Markovian and non-Markovian dynamics from probability amplitudes perspective
研究了热力学极限自旋为1/2的链中的单自旋和双自旋开放量子系统。系统的动力学由XX海森堡相互作用和链中最近三个自旋之间的三自旋相互作用（TSI）产生。考虑了三自旋相互作用的两种哈密顿量。利用费米子化技术和计算迹距，计算了非马尔可夫性随TSI的变化，并比较了两种不同开放量子系统的结果。此外，还研究了概率幅的时间行为。结果表明，如果在一定时间后，除了其中一个外，所有的概率幅几乎为零，则开放量子系统的动力学将是马尔可夫的。在非马尔可夫动力学中，不止一个概率幅随时间波动，并且永远不会达到零值。
2020-11-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal Precision Limits in General Open Quantum Systems
Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息中心）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理学系）
本文研究了开放量子系统中观测精度的普遍限制，通过引入不对称性项，证明了时间反演对称电流的波动受熵产和不对称性共同约束，并为非马尔可夫ian系统提供了新的理论框架。
2026-04-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Unification of Optimal Transport: Thermodynamic Uncertainty Relation, Minimum Dissipation, and Thermodynamic Speed Limits
热力学是从能量的角度研究物理系统的通用方法。近年来，随着随机和量子热力学领域的建立，热力学的思想已经被推广到小涨落系统。在数学和统计学中独立发展的最优传输理论关注的是如何将源分布最优地传输到目标分布，导出概率分布之间的有用度量，称为Wasserstein距离。尽管它们看起来不相关，但在连续态朗之万动力学的背景下，这些场之间的密切联系已经被揭示出来，为非平衡系统提供了几个重要的含义。在这项研究中，我们阐明了一个类似的连接离散的情况下，通过开发一个热力学框架离散的最佳运输。我们首先介绍了一种新的量称为动态状态迁移率，显着提高了热力学的不确定性关系，并提供洞察力的电流在非平衡马尔可夫跳跃过程的精度。然后，我们推导出变分公式，连接离散Wasserstein距离随机和量子热力学的离散马尔可夫动力学的主方程。具体地说，我们严格证明了Wasserstein距离等于不可逆熵产生和动态状态迁移率的最小产品在所有允许的马尔可夫动力学。这些公式不仅统一了热力学和最优输运理论在离散和连续情况下的关系，而且将其推广到量子情况。此外，我们还证明了所得到的变分公式在随机和量子热力学中的应用。
2023-02-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Irreversibility mitigation in unital non-Markovian quantum evolutions
热力学熵产生与非马尔可夫演化之间的关系是当前的研究热点。本文研究了开放量子系统在单位非马尔可夫动力学下的随机熵产生行为。特别是，对于泡利通道的家庭，我们表明，在某些特定的时间间隔的平均熵产生和方差可以减少，提供的量子动力学不能是P-可分的。虽然系统的动力学是整体不可逆的，我们的结果可以被解释为一个短暂的趋势，可逆性，描述为一个三角洲峰值分布的熵产生约为零。最后，我们还提供了分析界的参数产生的量子系统动力学，以确保相应的非马尔可夫演化的不可逆缓解。
2020-07-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Maxwell's Demon Assisted by Non-Markovian Effects
麦克斯韦的恶魔是信息控制的典型例子，这是设计量子器件所必需的。在热力学中，恶魔是一种智能生物，它利用信息的熵性质来对水库之间的激发进行分类，从而降低总熵。到目前为止，麦克斯韦恶魔的实现主要限于马尔可夫浴。在我们的工作中，我们研究了在何种程度上这样的恶魔可以通过使用超导电路平台的非马尔可夫效应的帮助。设置是两个浴连接由恶魔控制的quutrit接口，允许传输的激发只有当两个浴的整体熵降低。最大的熵减少是在非马尔可夫状态下实现的，重要的是，由于非马尔可夫效应，恶魔的性能可以通过适当的时机来优化。我们的结果表明，非马尔可夫效应可以用来提高量子麦克斯韦恶魔的信息传输速率。
2022-05-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Response kinetic uncertainty relation for Markovian open quantum systems
Xihua University（西华大学）；Chengdu Academy of Educational Sciences（成都市教育科学研究院）
针对连续监测的马尔可夫开放量子系统，推导了稳态下响应精度的量子动力学不确定关系，揭示了经典极限下不存在的量子响应成本项。
2026-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Interplay between Standard Quantum Detailed Balance and Thermodynamically Consistent Entropy Production
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Hakubi Research Team, Pioneering Research Institute (PRI), RIKEN（理化学研究所前沿研究机构（PRI）Hakubi研究团队）；Universal Biology Institute, The University of Tokyo（东京大学全球生物学研究院）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息研究中心）；Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科物理学系）
研究探讨了量子马尔可夫半群在满足标准量子详细平衡条件时熵产率为零的特性，以及热力学一致熵产条件与详细平衡条件的等价性。
2026-05-03 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
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
Stochastic Thermodynamics for Autoregressive Generative Models: A Non-Markovian Perspective
The University of Tokyo（东京大学）；Quantum-Phase Electronics Center (QPEC), The University of Tokyo（量子相位电子中心（QPEC），东京大学）；Inamori Research Institute for Science (InaRIS)（稻盛科学研究所（InaRIS)）
本文从非马尔可夫视角出发，建立自回归生成模型的随机热力学框架，提出熵产概念，通过采样轨迹高效估计熵产，探讨了在大语言模型中的应用及非马尔可夫过程的不可逆性量化。
2026-10-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Time-fractional kinetic equation for the non-Markovian kinetic processes
在这项研究中，我们解析地制定了路径积分表示的条件概率的非马尔可夫动力学过程中的自由能的热力学系统。我们对这些过程的时间分数动力学方程进行了解析。因此，我们以一种简单的方式，推广的路径积分解决方案的马尔可夫到非马尔可夫情况。这些教学结果可应用于变形离子通道、互联网络和非平衡相变等物理问题。
2021-02-13 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian effect on quantum Otto engine: -Role of system--reservoir interaction-
研究了量子奥托热机的极限环，该热机的每个极限环由两个有限时间量子等容（加热或冷却）过程和两个量子绝热做功过程组成。考虑一个两能级系统作为一个工作物质，弱相互作用的两个水库，包括一个无限数量的玻色子，我们调查的非马尔可夫效应（短期行为的量子等容过程（QIPs）的约化动力学）的工作提取无限重复的周期后。我们专注于参数区域的能量转移到水库可以在短时间内回到系统，我们称之为能量回流，以显示部分量子力学可逆性。作为一种与宏观热力学完全不同的情况，我们通过对量子点过程中贮库平均能量变化的全计数统计，发现与两点测量相对应的相互作用能是有限的且为负的。这一特征使我们得到以下发现：（1）卡诺定理与包含相互作用能的功定义是一致的，尽管通常使用的不包含相互作用的功定义与热力学定律严重冲突;（2）能量回流可以增加功提取。我们的研究结果表明，我们需要注意的相互作用能在设计一个量子奥托引擎在有限的时间内运行，这就要求我们包括非马尔可夫效应，即使当系统水库相互作用很弱。
2021-01-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Implications of non-Markovian dynamics on information-driven engine
理解系统与环境相互作用的记忆效应是设计超越标准马尔可夫极限的量子热力学器件的关键。研究了基于测量的热机的性能，其工质动力学通过基于碰撞的模型受到来自水库的信息回流的影响。在这项研究中，非马尔可夫效应是通过允许额外的环境之间的酉相互作用。提出了两种实现非马尔可夫动力学的策略，并研究了它们对发动机性能的影响。此外，系统环境记忆效应对发动机工作提取和通过测量获得的信息的作用可以在短时间内是有益的。
2020-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
When trajectory-based bounds fail: information thermodynamics under noisy feedback
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
本文针对带噪声反馈的欠阻尼反馈控制系统，实验与理论对比三种信息论界，揭示轨迹依赖界的局限性，为信息热力学提供统一视角。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall 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
Thermodynamics of a Periodically Driven Qubit
我们的目标是给出一个教学演示的开放系统动力学的周期性驱动的量子位接触的温度浴。我们对量子位的热力学特别感兴趣。众所周知，通过将马尔可夫近似与Floquet理论相结合，可以导出量子比特状态的$\mathbb{C}^2$中的随机薛定谔方程。我们在这里遵循不同的方法。我们利用Floquet理论将时间非自治的量子比特动力学嵌入到时间自治的无限维动力学中。我们将由此产生的无限维系统称为修饰量子比特。利用马尔可夫近似，我们导出了修饰量子比特的随机薛定谔方程。我们的方法的优点是跳跃算子是哈密顿算子的阶梯算子。这简化了热力学的公式。我们利用无穷维系统的热力学来恢复受驱动量子比特的热力学描述。我们比较我们的结果与现有的文献和恢复已知的结果。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall 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
Dynamical activity universally bounds precision of response in Markovian nonequilibrium systems
本研究针对马尔可夫非平衡系统，引入普适的响应动力学不确定性关系，揭示通用可观测量响应精度与动力学活性的基本权衡，结果适用于多种马尔可夫跳跃过程，增强了随机热力学理论基础并对生化过程有潜在意义。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Necessary conditions for the Markovian Mpemba effect
Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Schulich Faculty of Chemistry and Helen Diller Quantum Center, Technion-Israel Institute of Technology（舒利希化学学院与海伦·迪勒量子中心，以色列理工学院）
本文推导了马尔可夫系统中Mpemba效应的必要条件，通过分析不同能级系统和光谱特性，解释了该效应为何仍为热力学异常。
2026-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hyperaccurate bounds in discrete-state Markovian systems
广义经验电流代表了介观系统的大量热力学观测量。它们的涨落满足热力学不确定性关系（TURs），因为它们可以被平均熵产生所限制。在这里，我们推导出离散状态马尔可夫系统中超精确电流的一般封闭表达式，即，对于离散和连续时间演化，波动最小的一个。我们表明，其相关的超精确界一般比TURs给出的一个更紧，可能是至关重要的平均熵产生提供一个可靠的估计。我们还表明，单回路系统（环）表现出超精确的电流只有有限的时间，突出了短时间观测的重要性。此外，我们推导出两个新的边界的工作到工作转换器的效率，仅作为一个功能的输入或输出功率。最后，我们的理论结果被用来分析一个6态模型网络驱动蛋白，和一个化学系统中的热梯度表现出耗散驱动的选择状态。
2022-04-30 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of a tagged particle within a harmonic chain
本文研究了过阻尼谐波链的随机热力学，它可以等价地看作是一维的Rouse链或近似的单列扩散模型。我们主要讨论两个层次的描述这个系统：马尔可夫水平的链的所有粒子的轨迹是已知的和非马尔可夫水平中，只有一个标记的粒子的运动是可用的。对于每种情况，我们分析了能量耗散及其对初始条件的依赖性。令人惊讶的是，我们发现，平均粗粒度的熵产生率可以成为短暂的负时，振荡力施加到标记的粒子。这是由于记忆效应，如基于路径积分或广义朗之万方程的框架中所示。
2015-02-20 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian Entropy Dynamics in Living Systems from the Keldysh Formalism
Chuxiong Normal University（楚雄师范学院）；Hunan Institute of Technology（湖南理工学院）；Shandong Institute of Petroleum and Chemical Technology（山东石油化工学院）
本文基于Keldysh形式主义和非平衡热力学，发展了非马尔可夫熵动力学理论，揭示了环境记忆对生命系统熵产和波动的影响，为生命系统的熵
2026-04-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Numerical Solutions for non-Markovian Stochastic Equations of Motion
数值求解随机非马尔可夫方程的可靠性和精度的标准数值代码，更具体地说，与四阶龙格-库塔程序求解微分方程，通过比较从方程的解析解得到的结果来衡量。将非马尔可夫方程组转化为马尔可夫方程组，比较了不同方法的结果，以检验数值方法的可靠性。
2009-10-07 cond-mat.stat-mech hep-ph
On the stochastic thermodynamics of fractional Brownian motion
本文研究了具有反常扩散的非平衡高斯过程的随机热力学。在所考虑的系统中，噪声关联函数不一定与摩擦有关。因此，不存在第二类的常规波动耗散关系（FDR），也不存在定义温度的唯一方式。我们从一个马尔可夫过程与时间相关的扩散（一个例子是缩放布朗运动）。事实证明，标准的随机热力学概念可以通过引入随时间变化的温度而直接应用，从而产生积分涨落关系。然后，我们继续讨论我们的焦点系统，即一个经历分数布朗运动（FBM）的粒子。在这个系统中，噪声是高斯的，但是噪声关联函数在时间上是非局部的，定义了非马尔可夫过程。我们详细分析的后果时，使用的常规概念的随机热力学与恒定的介质温度。特别是，从耗散到介质中计算的热量与向前和向后运动的路径概率的对数比不同，如果后者是通过系统熵和热交换定义的，则产生与总熵产生的标准积分波动关系的偏差。这些明显的不一致可以通过正式定义满足广义FDR的时间非局部温度来规避。为了阐明从后一种方法产生的相当抽象的量，我们进行了微扰展开。这使我们能够解析计算，线性阶，广义温度和相应的热交换。由此，我们给出了由非马尔可夫性引起的主导修正的显式表达式和物理解释。
2022-12-02 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian Momentum Computing: Universal and Efficient
所有的计算都是物理嵌入的。考虑到这一点，越来越多的结果将速率方程作为热力学计算和生物信息处理的基础机制。然而，严格应用隐含的连续时间马尔可夫链，排除了自然计算的范围。我们表明，扩展工具集的连续时间隐马尔可夫链基本上消除了限制。一般的观点是具体的，我们分析了两个非常有用的计算，是不可能描述的一组速率方程的记忆状态。我们设计和分析了一个无成本的位翻转，提供了第一个反例速率方程建模。我们将其推广到一个无代价的Fredkin门-可逆计算中的一个关键操作，它是计算通用的。超越速率方程动力学不仅是可能的，而且是必要的，如果随机热力学要成为物理信息处理范式的一部分。
2020-10-02 cond-mat.stat-mech cs.ET math.DS
Waiting-time based entropy estimators in continuous space without Markovian events
II. Institut für Theoretische Physik, Universität Stuttgart（斯图加特大学理论物理第二研究所）
本文提出了一种无需马尔可夫事件的连续空间熵估计器，通过粒子离开或进入区域的频率和持续时间推导出新界限，并通过模拟验证其与TUR的关系。
2026-09-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Quantum Thermodynamics in the Refined Weak Coupling Limit
我们提出了一个改进的弱耦合极限的热力学框架。在这个极限下，系统与环境之间的相互作用很弱，但不可忽略。其结果是，系统动力学成为非马尔可夫打破整除条件。然而，我们提出了一个推导的第一和第二定律只是在减少系统动力学。为此，我们扩展了精细的弱耦合限制，允许缓慢变化的外部驱动，并重新考虑由于不可忽略的相互作用的内能的定义。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-Markovian quantum kinetics and conservation laws
研究了量子动力学方程中的记忆效应和与能量守恒相关的非平衡关联之间的联系。为了通过近似碰撞积分使能量守恒，将单粒子分布函数和平均相互作用能作为独立的非平衡态参数处理。用密度算符方法导出了二阶非马尔可夫玻恩近似下的动力学方程和与平均相互作用能共轭的非平衡准温度的演化方程。该动力学方程包含了一个关联贡献，它精确地取消了热平衡中的碰撞项，保证了非平衡态的能量守恒。在非马尔可夫制度的熵产生和时间相关的能量的显式表达式。
2000-11-04 cond-mat.stat-mech
Heat and work in Markovian quantum master equations: concepts, fluctuation theorems, and computations
马尔可夫量子主方程（MQME）是近半个世纪前建立的。它们经常被用于不可逆热力学的研究。然而，以前的结果主要关注系综平均，这些系统的随机热力学在很长一段时间内没有被注意到。这种情况一直保持不变，直到在过去的二十年中发现了各种经典和量子体系中的涨落定理。在本文中，我们系统地总结了目前的理解，在MQME的随机热和功使用两种不同的策略。一种策略是将系统及其周围的热浴视为一个封闭的量子系统，假设复合系统的演化在含时的总哈密顿量下是幺正的，并通过对复合系统应用两种能量测量方案来定义热和功作为能量的变化。另一种策略是将这些MQME分解为随机量子跳跃轨迹（QJT），并定义沿着各个轨迹的随机热和功。许多重要的物理概念、数学技巧和涨落定理在不同的描述层次上都尽可能详细地给出了。我们还使用具体的模型来说明这些结果。
2018-02-23 cond-mat.stat-mech
Non-adiabatic entropy production for non-Markov dynamics
本文推广了[M. Esposito和C. Van den Broeck，Phys. Rev. Lett. 104 090601，（2010）]，到任意非马尔可夫遍历动力学。我们还介绍了一个概念的稳定性特征的非马尔可夫。对于稳定的非马尔可夫系统，非绝热熵产生满足积分涨落定理，导致非平衡稳态之间的过渡热力学第二定律。这个量也可以写成广义通量和广义力的乘积之和，因此适用于热力学。另一方面，广义涨落耗散关系也成立，说明它满足的条件是遍历性和稳定性，而不是马尔可夫性。我们表明，尽管是反直观的，在这项工作中引入的稳定性准则可能会违反非马尔可夫系统，即使他们是遍历，导致违反波动定理和广义波动耗散关系。稳定性则是上述性质成立的必要条件，并解释了为什么广义波动耗散关系在非马尔可夫系统表现出非平衡稳态的研究中仍然难以捉摸。
2012-09-06 cond-mat.stat-mech
Quantization of the Smoluchowski equation and the problem of quantum tunneling at zero temperature
在这篇文章中，我们解决了一个非马尔可夫布朗粒子远离热平衡的量子隧穿问题。在Smoluchowski极限（强摩擦区）下，计算了低温（包括零温情况）下的Kramers逃逸率。我们的主要发现是：（i）我们的量子逃逸率是有效的远离热平衡，是非马尔可夫的，但它成为马尔可夫的相关时间为零;（ii）在热力学平衡，我们得到了一个非马尔可夫量子速率，预测在马尔可夫极限在低温和零温度的超流现象。
2007-02-14 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Markovian nature, completeness, regularity and correlation properties of Generalized Poisson-Kac processes
从马尔可夫条件的扩展概念出发，分析了与广义Poisson-Kac（GPK）随机过程相关的一些基本问题。GPK过程的扩展马尔可夫性质的建立，并推导出此属性的含义：相关的伴随形式主义的GPK过程的开发基本上是以类似的方式为Fokker-Planck算子与朗之万方程驱动的维纳过程。随后，轨道的规律性处理：GPK的实现中的分形的发生是一个长期的紧急性质，并讨论其在热力学中的含义。在GPK的随机描述中引入了完备性的概念。最后，噪声源的相关性的作用和它们对传输现象的动态特性的影响的一些意见得到解决，使用维纳模型进行比较。
2016-09-22 cond-mat.stat-mech
Quantum Thermodynamics
Department of Physics and Swiss Nanoscience Institute, University of Basel（巴塞尔大学物理系与瑞士纳米科学研究所）
本文探讨了量子系统中热、功和温度概念的延伸，介绍了小量子系统的热力学，并讨论了开放量子系统与热力学定律的关系。
2026-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A shortcut way to the Fokker-Planck equation for the non-Markovian dynamics
本文用一种简捷的方法导出了具有广义摩擦记忆核和含时力场的Langevin动力学的Fokker-Planck方程。然后，我们证明了这种方法适用于具有简谐势或磁场或两者共同作用的非马尔可夫动力学。该方法在这些复杂情况下的简单性是非常值得注意的，它适用于导出任何类型的线性Langevin运动方程的Fokker-Planck方程，该方程描述了加性色噪声驱动的非马尔可夫动力学，有或没有摩擦记忆核。例如，甚至对于具有与阻尼强度无关的附加高斯色噪声的线性系统，也可以应用该方法。这些研究可能会得到强烈的关注，在该领域的随机热力学，这是现在处于早期阶段，考虑非马尔可夫动力学。
2022-11-30 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
