High frequency limit for a chain of harmonic oscillators with a point Langevin thermostat
本文考虑一个无限长的耦合谐振子链，其原点具有一个朗之万恒温器。在高频极限下，我们建立了恒温器散射波能量的反射-透射系数。令我们惊讶的是，即使恒温器的波动是随时间变化的，散射也不会耦合不同频率的波能。
2018-06-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Advanced Langevin thermostats: Properties, extensions to rheology, and a lean momentum-conserving approach
本文综述并扩展了朗之万恒温器，通过渐近分析推导了高精度方案，并提出了彩色和动量守恒的新型恒温器，证明了其优于全局动能控制。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comparison of different thermostats in the Holstein model
本研究对比Holstein模型中Langevin恒温器与哈密顿系统的电荷动力学模拟，发现二者极化子解离的热能NT范围一致，高温下结果相近且符合遍历假说。
2023-10-08 cond-mat.stat-mech
On the relaxation rate of short chains of rotors interacting with Langevin thermostats
在这个简短的说明中，我们考虑一个系统的两个转子，其中一个与朗之万热浴相互作用。我们表明，系统放松到其不变的措施（稳态）不快于拉伸指数$\exp(-c t^{1/2})$。这表明，本作者和J. P. Eckmann对于短转子链是最佳选择。
2017-06-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Langevin thermostat for robust configurational and kinetic sampling
我们重新制定了Grønbech-Jensen和Farago（GJF）的算法，用于恒温下的Langevin动力学模拟。GJF算法在分子动力学模拟中已经变得越来越流行，因为它提供了鲁棒的（即，对时间步长的变化不敏感）和具有比其他朗之万恒温器更大的时间步长的相空间的精确配置采样。在原始的推导[摩尔。Phys. { \bf 111}，983（2013）]，该算法被公式化为具有现场速度变量的速度-Verlet型积分器。在这里，我们重新制定它作为一个半步速度变量的蛙跳计划。与原始形式相比，重新公式化的形式还提供了诸如平均动能等动能测量的鲁棒且准确的估计。我们分析证明，新提出的算法给出了精确的配置和动力学温度的谐振子的任何时间步长小于Verlet稳定极限，并使用计算机模拟来证明强非线性系统的配置和动力学的鲁棒性的算法。GJF恒温器的新配方的这种性质使其在计算机模拟中的实施非常有吸引力。
2019-03-07 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic thermostats: comparison of local and global schemes
我们表明，最近推出的随机恒温器[J. Chem. Phys. 126（2007）014101]可以被认为是一个全球版本的朗之万恒温器。我们比较了全球计划和当地的一个（朗之万）从正式的角度来看，并通过实际计算模型Lennard-Jones液体。在与本地计划的差异，全球恒温器保留了广泛的耦合参数的动态特性，并允许更快的相空间采样。
2008-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
New observations regarding deterministic, time reversible thermostats and Gauss's principle of least constraint
在非平衡分子动力学模拟中经常采用确定性恒温器，以去除在这种模拟过程中不可逆地产生的热量。最简单的恒温器是高斯恒温器，它满足高斯的最小约束原理，并固定了特有的动能。当然，恒温器系统有无限多种方法，例如通过固定$\sum\limits_i{|{p_i}|^{μ+ 1}}$。在本文中，我们提供了，第一次，令人信服的论据，为什么传统的高斯等速恒温器（$μ=1$）是独一无二的，在这一类。我们表明，这个恒温器最大限度地减少相空间压缩，是唯一的恒温器，共轭配对规则（CPR）举行。此外，它示出，对于有限大小的系统中没有一个应用的耗散场，所有其他恒温器（$μ=1$）执行工作的系统以相同的方式作为一个耗散场，同时消除耗散热产生。因此，所有其他恒温器（$μ=1$）都是自动耗散的。在所有$μ$恒温器中，只有$μ=1$高斯恒温器允许平衡态。
2005-02-21 cond-mat.stat-mech
Complete Set of Stochastic Verlet-Type Thermostats for Correct Langevin Simulations
我们提出了一套完整的随机Verlet型算法，可以提供正确的统计措施，在离散时间Langevin系统的构型和动力学采样。该方法是一个蛮力一般表示的Verlet算法与自由参数系数，确定通过要求正确的玻尔兹曼采样线性系统，无论时间步长。其结果是一组统计上正确的方法给出了一个自由的功能参数，它可以被解释为一个时间步长的速度衰减因子。我们定义的统计特性，真正的现场$v^n$和真正的半步$u^{n+\frac{1}{2}}$速度，并使用这些定义为每个统计正确的Stormer-Verlet方法找到一个独特的相关的半步速度表达式，这产生正确的动力学麦克斯韦-玻尔兹曼统计线性系统。它表明，没有其他类似的，统计上正确的现场速度存在。我们进一步讨论的使用和功能的有限差分速度定义，既不是真正的现场，也不是真正的半步。这组方法以方便和常规的随机Verlet形式编写，这些形式适合于直接实现，例如，分子动力学应用。我们突出了几个具体的例子，并通过全面的Langevin模拟简单的非线性振荡器和复杂的分子动力学的算法进行验证。
2019-09-10 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Efficient stochastic thermostatting of path integral molecular dynamics
路径积分分子动力学（PIMD）方法提供了一种计算凝聚相体系量子力学结构和热力学性质的方便方法，但代价是在体系的物理振动之上引入一组额外的高频简正模。有效地采样如此宽的频率范围提供了相当大的恒温挑战。在这里，我们介绍了一个简单的随机路径积分朗之万方程（PILE）恒温器，利用自由路径积分正常模式频率的分析知识。我们还应用了最近开发的基于广义朗之万方程（GLE）的有色噪声恒温器，该恒温器自动实现了类似的频率优化采样。这些恒温器的采样效率相比，更传统的Nosé-胡佛链（NHC）恒温器的一些物理相关的性能的液体水和氢在钯系统。几乎在每一种情况下，新的PILE恒温器被发现执行以及NHC恒温器，同时允许计算更有效的实施。GLE恒温器也被证明是非常强大的，在所有考虑的情况下提供接近最佳的采样效率。我们怀疑，这些简单的随机恒温器，因此，在许多未来的PIMD模拟中找到有用的应用。
2010-09-06 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
The G-JF Thermostat for Accurate Configurational Sampling in Soft-Matter Simulations
我们实现了统计上健全的G-JF恒温Langevin动力学模拟到ESPREesSo分子包的大规模模拟软物质系统。实施的集成方法进行测试，目前使用的分子包在模拟流体双层膜的积分器。而后者表现出的采样统计，随着积分时间步长dt增加的偏差，前者重现近正确的配置统计所有dt的稳定范围内的模拟。我们的结论是，非常温和的修改现有的代码，可以显着提高性能的统计抽样使用朗之万恒温器。
2016-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Fluctuating hydrodynamics for driven granular gases
研究了在稀极限下受随机恒温器加热的颗粒气体。从控制关联函数演化的动力学方程出发，构造了Boltzmann-Langevin方程。分析了相应的线性化Boltzmann-Fokker-Planck算符的谱，导出了流体动力学极限下的横向脉动速度方程。噪声项（朗之万力）因此在微观上是已知的，并且包含两个项：一个来自恒温器，另一个来自波动压力张量。在与自由冷却情况的差异，噪声被发现是白色的，其幅度进行评估。
2009-10-13 cond-mat.stat-mech
Nonextensive Itô-Langevin Dynamics
我们研究了非广延热统计学范围内一致的伊藤-朗之万动力学的推广。相应的随机微分方程被证明是连接到一个广泛的类的非线性福克-普朗克方程描述相关的异常扩散分形。提出了一个广义中心极限定理，以证明如何出现这样的方程作为一个相关的随机变量的限制。在这样做的时候，我们连接相关的异常扩散在数学上的声音的方式微观和宏观的描述，并在解释为什么$q$ -高斯分布经常出现在自然界中的一些光。
2022-07-13 cond-mat.stat-mech
Off-equilibrium Langevin dynamics of the discrete nonlinear Schroedinger chain
合适的朗之万恒温器介绍，这是能够控制的温度和化学势的一维晶格的非线性薛定谔振荡器。由此产生的非平衡静止状态，然后在两个极限情况下（低温和大颗粒密度），其中的动态可以映射到一个耦合的转子链与外部扭矩。其结果是，一个有效的动力学定义的温度可以引入和一般的微正则（全球）定义相比。
2013-08-21 cond-mat.stat-mech
Advanced Thermostats for Molecular Dynamics
该研究基于严格 Langevin 动力学提出分子动力学高级恒温器，利用摩擦张量刻画热浴各向异性与非均匀性，并兼顾相对论动力学和非线性摩擦效应。
2023-10-02 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Comments on the validity of the non-stationary Generalized Langevin Equation as a coarse-grained evolution equation for microscopic stochastic dynamics
我们最近表明，在热平衡之外的系统中，粗粒度可观测量的动力学由非稳态广义朗之万方程控制[J. Chem. Phys. 147，214110（2017），J. Chem. Phys. 150，174118（2019）]。我们在这两篇文章中提出的推导是基于微观自由度的动力学是确定性的假设。在这里，我们将讨论扩展到随机微观动力学。非定常广义朗之万方程也适用于随机过程的事实意味着，设计用于估计该方程的记忆核、漂移项和波动力项的方法以及设计用于数值传播该方程的方法，可以应用于采用随机恒温器或恒压器的分子动力学模拟中获得的数据。
2021-05-20 cond-mat.stat-mech
Replica-Exchange Molecular Dynamics Simulations for Various Constant Temperature Algorithms
在复制交换分子动力学方法中，在每个复制品中进行恒温分子动力学模拟，通常在复制品交换后重新调整每个粒子的动量。这种重新标度的方法以前只适用于高斯约束方法。在这封信中，我们提出了其他四个常用的恒温算法，即朗之万动力学，安德森算法，Nosé-Hoover恒温器，Nosé-Poincaré恒温器的动量重新标度公式。用一个小的生物分子系统测试了这些重新标度方法的有效性，结果表明，适当的动量重新标度是必要的，以获得正确的结果，在典型的合奏。
2010-04-12 cond-mat.stat-mech
Adaptive Thermostats for Noisy Gradient Systems
University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文研究了在高维空间中近似识别为梯度系统的概率测度采样数值方法，提出了一种改进的自适应 Langevin/stochastic gradient Nosé--Hoover thermostat 方法，提高了数值效率，并继承了超收敛性质。
2016-03-06 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
Particle-Based Mesoscale Hydrodynamic Techniques
耗散粒子动力学（DPD）和多粒子碰撞动力学（MPC）是研究伴随热涨落的中尺度流体动力学现象的有力工具。为了更详细地了解这些类型的中尺度模拟技术的优点，我们提出了两种新的方法，这是DPD和MPC之间的中间- DPD与多体恒温器（DPD-MT），和MPC Langevin动力学（MPC-LD）。主要特点是应用朗之万恒温器的相对速度对粒子或多粒子碰撞，以及是否采用碰撞细胞。MPC-LD的粘度推导出解析，在非常好的协议与数值模拟的结果。
2006-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deterministic Time-Reversible Thermostats : Chaos, Ergodicity, and the Zeroth Law of Thermodynamics
确定性时间可逆恒温器的相对稳定性和遍历性，单独和耦合对，通过其李雅普诺夫谱进行评估。五种类型的恒温器通过单个胡克定律谐波弹簧彼此耦合。由此产生的动力学表明，三个特定的恒温器类型，胡佛-霍利安，朱-布尔加克，和Martyna-Klein-Tuckerman，有非常相似的李雅普诺夫谱在其平衡四维相空间，当耦合在平衡或非平衡对。所有这三个基于恒温器的恒温器被证明是遍历的，在其扩展的相空间（坐标，动量和两个控制变量）与平滑的解析高斯分布。显然，这三种遍历和时间可逆的恒温器类型作为机械温度计和恒温器特别有用。它们中的每一个都在内部以及为它们所耦合的系统生成吉布斯的普适正则分布。因此，他们遵守热力学第零定律，作为一个良好的热浴应该。当两个或更多个这样的浴温度相互作用时，它们还提供具有相对小的非线性的耗散热流，并为随机朗之万方程提供有用的确定性替代。
2015-01-16 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Non-Ergodicity of Nose-Hoover chain thermostat in computationally achievable time
在分子动力学模拟中广泛使用的Nose-Hoover链（NHC）恒温器通常被认为赋予正则分布以及准（即，空间填充）遍历性。与标准的单谐振子工作，我们证明了解析的两个链Nose-Hoover恒温器与不平等的恒温器质量接近标准的Nose-Hoover动力学，因此PS失去了其规范和准遍历性质。我们还表明，通过数值模拟在相当长的时间内，对于某些庞加莱节，为平等和不平等的恒温器质量的情况下，二元分布函数的位置和动量（${x,p}$）和水库自由度（$ξ,η$）失去其高斯性质。进一步地，4维$x-p-ξ-η$扩展相空间表现出两个非零测度的空穴。因此，NHC恒温器不产生典型分布或保持准遍历性的PS。
2014-07-09 cond-mat.stat-mech
Work fluctuation theorems for harmonic oscillators
在涨落定理的框架内，从实验和理论上研究了与恒温器接触并被外力驱动而脱离平衡的振荡器的功涨落。振子动力学模型由二阶朗之万方程。瞬态和稳态涨落定理都成立，有限时间修正与一阶Langevin方程的有限时间修正有很大不同。还研究了振荡器的周期强迫，它提出了新的和意想不到的短时间收敛。在所有情况下，给出了解析表达式。
2006-03-30 cond-mat.stat-mech
Langevin dynamics with spatial correlations as a model for electron-phonon coupling
随机朗之万动力学传统上被用作描述非平衡过程的工具。当在具有集体模式的系统中使用时，传统的朗之万动力学不加区别地松弛所有模式，而不管它们的波长。我们提出了一个广义的朗之万动力学，可以捕捉集体模式和浴之间的差分耦合，通过引入空间相关性的随机力。这使得建模的电子子系统在金属作为一个广义朗之万浴赋予局部性的概念，大大提高了双温模型的能力。这里提出的空间相关性的具体形式产生了固体中电子-声子耦合产生的弛豫的物理波矢和偏振依赖性。我们表明，由此产生的模型可以用于描述的路径平衡的离子和电子，也作为一个恒温器采样的平衡正则系综。通过扩展，这里提出的模型族可以一般地应用于任何致密系统、固体、合金和致密等离子体。作为一个例子，我们应用该模型研究了电子-离子双温Ni晶体的非平衡动力学。
2018-06-04 cond-mat.stat-mech
Understanding Molecular Dynamics with Stochastic Processes via Real or Virtual Dynamics
结合随机过程的分子动力学为计算化学、生物和材料体系的结构和热力学性质提供了一种方便的方法。结果表明，我们为朗之万方程提出的虚动力学情况[J. Chem. Phys. 147，184104（2017）]原则上也存在于其他类型的随机恒温器中。作为示例，研究了Andersen恒温器的推荐中间方案[J. Chem. Phys. 147，034109（2017）]。分析和数值计算结果表明，在高碰撞频率极限下，真实动力学和虚拟动力学的特征相关时间接近同一平台，但在很宽的范围内，采样的精度和效率对碰撞频率的值相对不敏感。在我们比较了Andersen恒温器和Langevin动力学的行为之后，我们提出了一个启发式的示意图来理解具有分子动力学的有效的随机恒温过程。
2018-01-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Nuclear quantum effects in solids using a colored-noise thermostat
我们提出了一种方法，基于一个非马尔可夫朗之万方程，包括量子修正的经典动力学的离子在准谐波系统。通过适当地拟合噪声的关联函数，人们可以改变作为振动频率的函数的位置和动量的波动，并拟合它们，以便再现量子力学行为，而对系统的细节有最少的先验知识。我们讨论了恒温器对钻石和冰的应用。我们发现，与路径积分分子动力学的协议的结果，可以得到只使用一小部分的计算工作。
2009-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Simulation of quantum zero-point effects in water using a frequency-dependent thermostat
像水这样的分子，其振动模式的零点能量远高于室温。因此，经典的分子动力学模拟的液体在很大程度上低估了具有较高零点温度的模式的能量，这转化为低估共价原子间的距离，由于非谐效应。零点效应可以使用路径积分分子动力学模拟来恢复，但是这些在计算上是昂贵的，使得它们与从头算分子动力学模拟的组合成为挑战。作为路径积分方法的替代方案，从计算简单的角度来看，可以设想设计一种恒温器，该恒温器能够在其相应的零点温度下平衡和保持不同的振动模式。最近，Ceriotti等人（Phys.Rev.Lett. 102 020601（2009））引入了一种框架，以使用具有相关噪声的定制朗之万方程，其可以用于包括经典分子动力学模拟中的量子波动。在这里，我们表明，它是可以使用的广义朗之万方程与抑制噪声结合鼻子胡佛恒温器有效地施加零点温度独立模式在液态水。使用我们的简单和廉价的方法，我们实现了良好的协议相比，路径积分分子动力学模拟的所有原子对关联函数。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isoconfigurational thermostat
利用完整约束对平衡系统施加恒定的瞬时构形温度。得到三组运动方程，根据完整约束的引入方式和由动力学保持的相空间分布函数的不同而不同。首先，利用高斯最小约束原理，证明了它不保持正则分布。其次，一个修改的哈密顿量是用来找到一个动力学，提供了一个限制微正则分布。最后，我们提供了专门设计的方程，以满足温度约束，并产生一个受限制的正则系综。
2007-06-05 cond-mat.stat-mech
The Generalized Langevin Equation: An efficient approach to non-equilibrium molecular dynamics of open systems
广义朗之万方程（GLE）是近年来提出的一种模拟经典固体和分子体系在考虑一般非平衡过程时的时间演化的方法。在这种方法中，整个系统的一部分（一个开放的系统），它与耗散环境的相互作用和交换能量，进行了研究。由于GLE是通过精确地投影出谐波环境而导出的，因此与谐波环境的耦合是现实的，而运动方程是非马尔可夫的。虽然GLE形式主义已经找到了有前途的应用，例如，在纳米摩擦学中，并且作为用于经典分子动力学模拟中的平衡的强大恒温器，求解用于实际存储器内核的GLE的有效算法是非常重要的，特别是如果存储器内核非指数地衰减的话。这是因为我们必须产生有色噪声，并以一致的方式考虑记忆效应。在这方面的贡献，我们提出了一个简单的，但有效的，算法解决GLE的实际内存内核，我们证明了它的能力，完全可解的情况下耦合到德拜浴的谐振子。
2014-03-18 cond-mat.stat-mech
The Effects of Intrinsic Dynamical Ghost Modes in Discrete-Time Langevin Simulations
利用最近发表的GJF-2GJ Langevin恒温器，它可以产生时间步长独立的统计措施，即使是大的时间步长，我们分析和讨论的统计数据的突然偏差的原因，随着时间步长的增加，一些非线性振荡器的模拟。以单摆为例，我们确定了一对夫妇的离散时间动力学模式的纯阻尼摆方程的原因所观察到的统计差异。的存在，稳定性和动力学的模式是一致的，从Langevin模拟获得的速度分布函数，我们得出的结论是，模拟偏离物理预期不是由于正常的，系统的算法的时间步长误差，而是由于非线性动力学中的离散时间的固有属性。
2019-02-06 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Defining velocities for accurate kinetic statistics in the GJF thermostat
我们扩大了两个以前的发展离散时间Langevin系统的建模。一个是有据可查的Grønbech-Jensen Farago（GJF）恒温器，它已被证明可以提供相空间的鲁棒和准确的配置采样。另一个是最近的发现，动力学也可以准确采样的GJF方法。通过对所有可能的有限差分近似速度的全面调查，我们得出两个主要结论：~1）不可能定义一个所谓的现场速度，使得动力学温度将是正确的和独立的时间步长，和~2）存在一组无限多的可能性，定义一个两点（蛙跳）的速度，除了从GJF算法获得的正确的构型统计正确的措施动能的线性系统。我们给出明确的表达式可能的定义，我们将这些到方便和实用的算法形式的正常Verlet型算法，以及一组建议的标准，选择一个有用的定义速度。
2020-01-18 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Variational superposed Gaussian approximation for time-dependent solutions of Langevin equations
本文提出了一种变分叠加高斯近似（VSGA）方法来求解受外加信号影响的Langevin方程的动力学解，利用变分原理确定叠加高斯分布的时变参数.我们建议VSGA混沌信号驱动的系统，传统的傅立叶方法不能采用，并计算概率密度函数（PDF）和时刻的时间演化。白高斯噪声和有色高斯噪声项都被用来描述波动。我们的计算表明，VSGA获得的时间相关的PDF与蒙特卡罗模拟得到的非常好的一致。混沌输入信号和平均响应之间的相关性也被计算为噪声强度的函数，这证实了白噪声和有色噪声的非周期随机共振的发生。
2015-04-01 cond-mat.stat-mech
A unified thermostat scheme for efficient configurational sampling for classical/quantum canonical ensembles via molecular dynamics
我们展示了一个统一的二阶计划，用于构造简单，鲁棒和准确的算法，典型的恒温器的配置采样的规范合奏。当使用朗之万动力学，该计划导致BAOAB算法，最近已经调查。我们表明，该计划也是有用的其他类型的恒温器，如安德森恒温器和Nosé-胡佛链。两个一维模型和三个典型的现实分子系统，范围从气相，团簇，凝聚相的数值例子中使用的演示。在分子动力学中（当使用相同的时间间隔时），无论应用哪种类型的恒温器，用于估计坐标相关性质的准确度可以增加一个数量级。该方案是特别有用的路径积分分子动力学，因为它始终提高效率，为任何类型的恒温器的所有热力学性质的评估。
2017-07-17 cond-mat.stat-mech physics.atm-clus physics.bio-ph
Gaussian noise and time-reversal symmetry in non-equilibrium Langevin models
我们表明，在驱动系统的高斯性质的波动力和时间可逆性是等价的属性。这一结果与外力的势条件一起极大地限制了概率分布函数的形式，可以证明概率分布函数满足与时间无关的关系。我们已经证实了这一特点，明确分析模型的拉伸聚合物和模型的非相互作用的布朗粒子在稳定的流动中的悬浮液。
2007-02-15 cond-mat.stat-mech
Constant pressure and temperature discrete-time Langevin molecular dynamics
提出了一种新的改进方法，用于周期性边界条件下的分子动力学模拟中温度和压力的同时控制。恒温恒压方程是建立在我们以前开发的随机恒温器，这已被证明是提供正确的统计配置采样的任何时间步，产生稳定的轨迹。在这里，我们扩展的方法，并开发了一组离散时间运动方程的粒子动力学和系统体积，以寻求压力控制，是不敏感的数值时间步长的选择。该方法简单、实用、高效。该方法是通过直接数值模拟的两个特征模型系统-一个一维的颗粒链，可以得到精确的统计结果，并用作基准，和三维系统的Lennard-Jones相互作用的粒子模拟在固相和液相。与Kolb和Dunweg方法进行比较的结果表明，新方法的行为符合目标，即所获得的结构测量的统计平均值和波动对应用于模拟的所选时间步长是准确和鲁棒的。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimal Finite-time Maxwell's Demons in Langevin Systems
基于最优传输理论，本研究确定了Langevin系统有限时间信息交换中实现最小熵产生的最优协议，推导了高斯过程的简洁表达式，并展示了有限时间最优Maxwell妖模型，为超越准静态极限的热力学最优控制提供了通用策略。
2024-10-15 cond-mat.stat-mech
Large deviations of lattice Hamiltonian dynamics coupled to stochastic thermostats
我们讨论了Donsker-Varadhan理论的大偏差的框架下的哈密顿系统恒温的高斯随机耦合。我们推导出一个一般公式的Donsker-Varadhan大偏差功能的动力学，满足自然性质下的时间反演。接下来，我们讨论了定态作为变分原理的解的特征及其与最小熵产生原理的关系。最后，我们计算了由高斯随机耦合恒温的谐波链的情况下的电流的大偏差泛函。
2008-07-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
On the Application of Non-Gaussian Noise in Stochastic Langevin Simulations
该研究针对随机朗之万模拟，以GJ随机Verlet方法为对象，探究非高斯热噪声对离散时间恒温器的影响，发现非高斯噪声会引发高阶矩偏差、损害热力学测量精度，证实大步长下高斯噪声是获得可靠结果的必要条件。
2023-05-03 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Langevin equation with colored noise for constant-temperature molecular dynamics simulations
我们讨论了使用一个朗之万方程与有色（相关）噪声进行恒温分子动力学模拟。由于运动方程本质上是线性的，因此很容易预测哈密顿系统对这种恒温器的响应，并随意调整不同频率模式的弛豫时间。这允许优化系统热化和生成独立配置所需的时间。我们展示了如何利用这种依赖于频率的响应来控制温度的汽车Parrinello样的动力学，保持在低温下的电子自由度，而不影响绝热分离的离子的振动。
2010-01-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular dynamics study on a nonequilibrium motion of a colloidal particle driven by an external torque
本文研究了在外力作用下胶体粒子脱离平衡的运动。我们使用的分子动力学模拟，是替代的数值积分方法的基础上的朗之万方程，并有望更逼真地模拟实验。我们选择了一个由成千上万的粒子通过Lennard-Jones势相互作用组成的热浴，并施加朗之万恒温器来保持平衡。我们制备了一个单一的胶体粒子与热浴中的粒子也通过Lennard-Jones势相互作用，而没有使用任何耗散力和噪声。通过增加胶体粒子的尺寸和质量，我们编制了适合于实际实验中过阻尼极限的仿真协议。研究了在时间上连续产生的功和热的非平衡涨落的随机性质。我们精确地证明了工作产生式的涨落定理。我们的结果与朗之万方程的数值积分结果一致。
2016-08-31 cond-mat.stat-mech
Diffusion of a tracer in a dense mixture of soft particles connected to different thermostats
我们研究的动态示踪剂在一个稠密的混合物中的粒子连接到不同的恒温器。从描述系统演化的过阻尼Langevin方程出发，在粒子间软相互作用的限制下，推导出了悬浮液中标记粒子的自扩散系数的表达式。我们的推导，这依赖于线性化的迪恩-川崎方程服从的密度场和路径积分表示的动态的示踪剂，延伸了以前的推导，保持示踪剂接触一个单一的浴。我们的分析结果是面对布朗动力学模拟的结果。与数值模拟的协议是非常好的，即使是高密度。我们展示了示踪剂的扩散率如何受到可能代表聚合物线圈的软颗粒的密集环境的活动的影响-这一结果可能与生物介质中扩散率测量的解释有关。最后，我们的分析结果是一般性的，可以应用到示踪剂的扩散耦合到不同类型的波动环境，只要它们的演化方程是线性的，示踪剂和浴之间的耦合是弱的。
2022-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of Boundaries and Thermostatting on Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of Heat Conduction in Solids
非平衡分子动力学（NEMD）已被广泛地用于研究许多材料在不同长度尺度下的热输运。在该方法中，两个不同温度的局部恒温器用于产生具有恒定热流的非平衡稳态。传统上，有限系统的热导率被计算为热通量与从远离局部恒温器的温度曲线的线性部分提取的温度梯度之间的比率。在这里，我们表明，与适当选择的恒温器，温度分布的非线性部分实际上不应该被排除在热传输计算。我们比较NEMD结果对那些从原子的格林函数方法在弹道制度，和那些从均匀非平衡分子动力学方法在弹道扩散制度。这些比较表明，在所有的运输制度，应该直接计算的热传导从热源和散热器之间的温度差，如果需要的话，将其转换为导热系数乘以系统长度。此外，我们发现，Langevin恒温器优于Nosé-Hoover（链）恒温器在NEMD模拟，因为它的随机性和局部性。我们表明，这是特别重要的研究不对称的碳基纳米结构，其中的诺斯-胡佛恒温器可以产生文物，导致非物理热整流。随着原子间相互作用势的准确性的迅速提高，我们的发现对于从纳米级热输运的分子动力学模拟中获得正确的结果是重要的。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
On the Fluctuation Relation for Nose-Hoover Boundary Thermostated Systems
本文讨论了在不同温度下与两个确定性恒温器接触的力学系统的瞬态和稳态涨落关系。该系统是一个修改的洛伦兹气体中的固定散射体与气体的粒子交换能量，和恒温器是由两个Nosé-胡佛恒温器应用在系统的边界模拟。瞬态波动关系，它只适用于一个精确的选择初始合奏，验证在任何时候，正如预期的那样。如果考虑不同的初始系综，则需要比局部平衡所需的介观尺度更长的时间。这表明，如在我们的系统中明确检查的，当[D.J.Searles，{\em et al.}，J. Stat. Phys.128，1337（2007）]中的方法，验证了稳态涨落关系的有效性。对于稳态波动的相空间收缩率$\zL$和耗散函数$\zW$，一个类似的松弛制度在较短的平均时间被发现。量$\zW$满足良好的精度波动关系的时间大于介观时间尺度;量$\zL$出现后开始单调收敛。这与$\zW$和$\zL$相差一个总时间导数，以及$\zL$的概率分布函数的尾部是高斯分布的事实是一致的。
2008-09-04 cond-mat.stat-mech
Dynamics of fluctuations in the Gaussian model with dissipative Langevin Dynamics
我们研究了高斯模型的序参量的方差$s$的波动的动力学，以下的热浴的温度淬火。在每个时间$t$，存在$s$的临界值$s_c(t)$，使得通过系统的凝聚配置实现具有$s>s_c(t)$的波动，即，单个自由度在宏观上有助于$s$。这种现象与通常发生在平均量上的凝聚密切相关，通常称为{ \it涨落凝聚}。我们表明，概率波动与$s<\inf_t [s_c(t)]$，相关的配置，从来没有冷凝，淬火后迅速收敛，并以绝热的方式向新的平衡值。相反，$s>\inf_t [s_c(t)]$的涨落概率显示出缓慢且更复杂的行为，因为涉及凝聚自由度的宏观布居。
2020-02-25 cond-mat.stat-mech
Applications of the Generalised Langevin Equation: towards a realistic description of the baths
在参考文献[Phys.Rev.B89，134303（2014）]中开发的广义朗之万方程（GLE）方法用于计算在原子水平上描述的系统的耗散动力学。GLE方案超越了通常使用的中央系统和浴之间的双线性耦合，并允许我们有一个耗散的中央系统和周围的浴现实的描述。我们展示了如何获得一个现实的浴的振动特性，以及如何传达这样的属性到一个扩展的朗之万动力学的使用浴的振动特性映射到一组辅助变量。我们的Lennard-Jones固体模型的计算表明，我们的GLE计划提供了一个稳定的动力学，耗散/松弛过程正确描述。中心系统的总动能总是向预期的浴温热化，并在平均值附近有适当的波动。更重要的是，我们得到了中心系统中单个原子的速度分布，它在相应的温度下遵循预期的正则分布。这证实了我们的GLE方案和我们的映射过程到一个扩展的朗之万动力学提供了正确的恒温器。我们还研究了速度的自相关函数，并比较我们的结果与更传统的朗之万动力学。
2014-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Simulation of stationary Gaussian noise with regard to the Langevin equation with memory effect
我们提出了一种有效的方法来模拟一个平稳的高斯噪声与任意协方差函数，然后数值研究的影响，时间相关的噪声的时间演化的1 + 1维广义Langevin方程的分析结果进行比较。最后，我们将我们的方法应用于具有外调和和双阱势的广义朗之万方程。
2015-11-06 cond-mat.stat-mech nucl-th
A study of non-linear Langevin dynamics under non-Gaussian noise with quartic cumulant
考虑了非线性水浴中存在非高斯噪声时的非线性朗之万方程。我们认为，朗之万方程中的参数不是物理的。的物理参数从路径积分描述的系统，其中的朗之万参数有关的物理参数通过重整化流方程。然后，我们计算数值和解析的速度两点函数，并表明，它饱和浴温度，即使在存在非线性。我们还找到了速度四点函数的数值计算，并表明，它饱和的解析计算的热速度四点函数时，满足非线性FDR [1]。当非线性FDR，这是热浴的时间可逆性的表现，被违反，然后系统似乎不热化。相反，它的速度四点函数稳定在一个稳定的状态。
2022-02-26 cond-mat.stat-mech hep-th
Accurate Configurational and Kinetic Statistics in Discrete-Time Langevin Systems
我们扩大了以前发表的Grønbech-Jensen Farago（GJF）恒温器，这是一个非常合理的变化Størmer-Verlet算法模拟离散时间朗之万方程。GJF方法已经被证明可以给出相空间的鲁棒且准确的配置采样，并且其应用于，例如，分子动力学已经很成熟了。基于谐振子在摩擦和噪声作用下的动力学响应的解析计算，提出了离散时间速度变量的新定义。GJF方法的新的伴随速度被证明可以产生正确的和与时间步长无关的动力学响应，例如，动能，它的波动，和基于速度自相关的Green-Kubo扩散。这一观察允许一个新的和方便的蛙跳算法，它有效地和精确地表示统计措施的动力学和构型性质在任何时间步长内的谐振子的稳定极限。我们概述了算法的简单性，并通过一维非线性振子和三维分子动力学的应用，证明了其有吸引力的非线性和复杂系统的时间步长无关的功能。
2019-01-09 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
The Challenge of Stochastic Størmer-Verlet Thermostats Generating Correct Statistics
鉴于最近开发的完整GJ集的单随机变量随机，离散时间Størmer-Verlet算法的统计精确模拟的朗之万方程，我们调查两个突出的问题：1）每个时间步包括多个随机变量是否有任何算法或统计学上的好处，以及2）使用可用的统计正确算法集中的一种或多种方法是否有客观原因？为了解决第一个问题，我们假设一个一般形式的离散时间方程有两个随机变量，然后遵循系统的，蛮力GJ方法，通过在线性系统中执行正确的热力学。它的结论是，正确的配置玻尔兹曼采样的一个粒子在一个谐波势意味着正确的配置自由粒子扩散，这些要求只能完成，如果每个时间步长的两个随机变量是相同的。因此，我们认为GJ集代表了所有可能的随机Størmer-Verlet方法，这些方法可以重现线性系统的时间步长无关统计。因此，第二个问题在GJ集合中得到解决。部分基于复杂分子系统的数值模拟，部分基于时间的解析标度，我们分析了不同方法之间稳定性的明显差异。我们将这种差异归因于每种方法中固有的时间缩放，并建议这种缩放可能导致动力学和统计模拟结果的解释不一致。因此，我们建议，最少的固有时间尺度的方法，GJ-I/GJF-2GJ方法，是首选的统计应用程序，虚假的时间尺度是不可取的。
2020-06-19 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Langevin dynamics for ramified structures
我们提出了一个广义朗之万形式主义来描述梳状和类似的分歧结构的运输。我们的方法包括一个朗之万方程没有漂移的运动沿骨干。沿着次级分支的运动可以通过朗之万方程或其他类型的随机过程来描述。沿主链的均方位移（MSD）表征通过分枝结构的运输。我们推导出一个一般的解析表达式，这个观察到的概率分布函数的运动沿二级分支。我们将我们的结果应用于各种类型的运动沿二级分支的有限或无限长，如子扩散，超扩散，和Langevin动力学与有色高斯噪声和非高斯白噪声。蒙特卡罗模拟表明与分析结果非常吻合。高斯噪声的情况下的MSD被证明是独立的噪声颜色。最后，我们推广我们的分析表达式的MSD的情况下，每个二级分支是$n$维。
2017-04-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Dissipative particle dynamics for coarse-grained models
本文提出DPDS方法，通过DPD恒温器将溶剂流体动力学引入既有粗粒化溶质模型且不改变其平衡性质，并在聚合物动力学和纳米孔电渗流中验证其适用性。
2024-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Augmented Variational Superposed Gaussian Approximation for Langevin Equations with Rational Polynomial Functions
在非平衡态理论领域，对朗之万方程的含时解的可靠求解方法有着很高的要求。本文提出了一种基于变分叠加高斯近似（VSGA）和Padé近似的新方法。VSGA获得时间相关的概率密度函数作为多个高斯分布的叠加。然而，VSGA的局限性在于，应当解析地计算关于高斯分布的漂移项的期望，这通常在漂移项是多项式函数时得到满足。当这个条件不满足时，VSGA必须依赖于每一步期望值的数值积分，导致巨大的计算成本。我们提出了一种增强的VSGA（A-VSGA）方法，有效地克服了VSGA的局限性，通过逼近非线性函数与Padé逼近。我们将A-VSGA应用于两个由混沌输入信号驱动的系统，一个随机遗传调节系统和一个软混沌系统，其漂移项分别为有理多项式函数和双曲正切函数。数值计算结果表明，该方法可以提供准确的结果与所需的时间比蒙特卡罗模拟。
2018-12-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Analysis and Simulation of Generalized Langevin Equations with Non-Gaussian Orthogonal Forces
本研究对比不同形式广义朗之万方程（GLE）的正交力非高斯特性，建立适配非高斯正交力的模拟技术，发现采用正确分布的Mori-GLE模拟丁烷二面角动力学统计量最稳健。
2025-05-21 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Ergodicity of the Martyna-Klein-Tuckerman Thermostat and the 2014 Snook Prize
诺斯和胡佛的1984年的工作表明，虽然诺斯和诺斯-胡佛动力学都符合吉布斯的正则分布没有动力学，当应用到谐振子，提供吉布斯的高斯分布。进一步的研究表明，两个独立的恒温器变量是必要的，往往是足够的，以产生吉布斯正则分布的振荡器。在20世纪90年代，三个成功的时间可逆和确定性的双恒温器运动方程组被开发出来。我们在这里分析其中之一。它是由Martyna，Klein和Tuckerman在1992年开发的。它的遍历性在2014年被Patra和Bhattacharya质疑。这个问题成为2014年斯努克奖的主题。在这里，我们总结了以前关于这个问题的工作，并阐明了两个不动点附近的混沌动力学的新细节。我们应用六个独立的测试遍历性，并得出结论，MKT方程是完全兼容的，与我们最近的工作与克林特Sprott和Puneet帕特拉。
2015-01-28 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.class-ph
Hamiltonian Brownian motion in Gaussian thermally fluctuating potential. I. Exact Langevin equations, invalidity of Marcovian approximation, common bottleneck of dynamic noise theories, and diffusivity/mobility 1/f noise
在确定性相互作用的显式随机表示框架下，研究了经典粒子在高斯随机势场中的动力学随机行走.我们讨论了相应的形式精确的Langevin方程的粒子的轨迹，并表明，Marcovian动力学方程近似他们是不够的，甚至（尤其是）在空间-时间短相关场的情况下，- 因为忽略了轨迹指数不稳定性的实际影响（对于小扰动）作为无标度低频扩散率/迁移率波动（和其他过度程度的随机性）反映了第三，第四和更高阶的长期不可约的统计相关性。我们试图抓住后者，挤压通过典型的理论狭窄的瓶颈，-与不稳定性和扩散率的统计特性之间的确切关系的帮助下，随着标准的分析d近似。其结果是准静态扩散率的波动，一般是可比的平均值的扩散率和消失的限制无限大的介质的相关长度或无限小的相关时间，与先前提出的定理基本1/f噪声。
2013-02-02 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
On the connection between dissipative particle dynamics and the Itô-Stratonovich dilemma
耗散粒子动力学（DPD）是研究具有不可忽略的平衡热涨落的系统的流体动力学行为的一种流行的模拟模型。DPD采用系统粒子之间的软核排斥相互作用，从而允许它们重叠。这应该允许相对较大的积分时间步长，这是大时间尺度上的模拟的重要特征。然而，在实践中，积分时间步长的增加导致采样统计中越来越大的系统误差。在这里，我们证明了这些系统误差的主要来源是朗之万方程中热噪声项的乘法性质，即，它取决于粒子的瞬时坐标。这导致了随机微分朗之万方程的解释的模糊性，被称为伊藤-斯特拉托诺维奇困境。基于以前的研究的困境的见解，我们提出了一种新的算法DPD模拟表现出几乎一个数量级的精度提高，和常用的DPD Langevin恒温器的效率的近两倍。
2016-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
