Large deviation analysis of a simple information engine
信息热力学为研究反馈回路对熵产生的影响提供了一个框架。它使人们能够理解新的热力学系统，如信息引擎，它可以被视为现代版本的“麦克斯韦的守护进程”，其中反馈控制器是作为一个守护进程，处理信息获得的系统，以便做工作。在这里，我们分析了这样一个引擎的一个简单模型，并提供了其波动特性的详细分析，包括信息的大偏差。我们找到了一个精确的表达的大偏差率函数为我们的模型的两个站点的版本，并提供了一个近似的分析，这是由模拟数据所证实的较大的系统。
2015-06-26 cond-mat.stat-mech
Trajectory control using an information engine
我们已经建立了一个信息引擎，可以通过使用来自热浴的有利波动来将珠子沿所需方向运输。然而，在其原始配方中，信息引擎产生波动的速度，并且不能控制珠子的位置。在这里，我们介绍了一种反馈算法，可以控制珠子的位置，遵循所需的轨迹。如果最大期望速度低于发动机的最大平均速度，则珠可以跟踪路径。测量反馈算法可以跟踪的频率范围，我们发现带宽略低于陷阱中珠子的拐角频率。
2021-08-05 cond-mat.stat-mech
A multipurpose information engine that can go beyond the Carnot limit
受Mandal和Jarzynski最近关于自治Maxwell恶魔信息引擎的工作的启发，我们通过引入两种不同的热浴来扩展他们的模型。系统（demon）耦合到存储器寄存器（磁带）和工作源。该系统的性能取决于这两个源之间的相互作用以及热浴。我们已经发现这个系统可以充当发动机、冰箱或橡皮擦。甚至在某些参数空间中，任何两个的组合都是可能的。我们已经实现了发动机的效率大于卡诺极限。制冷机的性能系数也达到大于卡诺极限。
2016-11-07 cond-mat.stat-mech
Information engine in a nonequilibrium bath
本研究实验证明，非平衡浴中的信息引擎通过棘齿机制和波动电场，可提取远超传统引擎的功，效率显著提升，连接了麦克斯韦妖与能量收集。
2022-07-30 cond-mat.stat-mech
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
Inertial effects in discrete sampling information engines
本文通过欠阻尼机械振荡器实验，研究惯性对离散采样信息引擎功率提取的影响，发现惯性可增加提取功率，并在大采样周期下功受信息论紧致界限约束。
2025-01-22 cond-mat.stat-mech
The physical observer in a Szilard engine with uncertainty
该研究针对信息引擎中现实存在的部分可观测性问题，通过最大化引擎总做功推导最优策略算法，在二元决策问题中发现了区别于朴素粗粒化的最优策略，并提出了参数化软划分模型类别。
2024-07-12 cond-mat.stat-mech
Information engine fueled by first-passage times
本研究利用受静电反馈控制的机械悬臂，探究基于首次通过时间触发反馈的信息引擎的热力学性质，推导并实验验证了两条含相关信息量的涨落定理，还建立了以协议概率分布表述的通用研究框架。
2025-10-02 cond-mat.stat-mech
Maximizing power and velocity of an information engine
纠正热波动的信息驱动引擎是麦克斯韦-恶魔思想实验的现代实现。我们介绍了一个简单的设计的基础上，沉重的胶体粒子，举行的光阱和浸入水中。使用精心设计的反馈回路，我们实验实现的“信息棘轮”利用有利的“向上”波动来对抗重力举起重物，在不做外部功的情况下储存势能。通过优化棘轮设计的性能，通过一个简单的理论，我们发现，工作存储和定向运动的速度的速率只受发动机的物理参数：颗粒的大小，棘轮弹簧的刚度，运动产生的摩擦，和周围介质的温度。值得注意的是，由于性能随着观察频率的增加而饱和，因此测量过程不是限制因素。所提取的功率和速度至少比先前报道的发动机高一个数量级。
2020-11-11 cond-mat.stat-mech
Mechanical work extraction from an error-prone active dynamic Szilard engine
论文研究含测量误差的主动 Szilard 热机，分析一次性与循环模式下功、功率和信息效率，发现可违反 Landauer 界限且循环运行能利用残余互信息。
2025-05-14 cond-mat.stat-mech
Information heat engine: converting information to energy by feedback control
在1929年，Leo Szilard发明了一种反馈协议，其中一种被称为Maxwell恶魔的假想智能从等温环境中泵出热量并将其转换为工作。在持续了80多年的激烈争论之后，最终澄清了恶魔的作用并不违反热力学第二定律，这意味着我们原则上可以将信息转换为自由能。然而，这种信息到能量转换的实验演示一直难以捉摸。在这里，我们证明了一个布朗粒子的非平衡反馈操纵的基础上，它的位置信息实现了Szilard型的信息能量转换。在实时反馈控制下，粒子在电场作用下沿螺旋阶梯状的势向上爬，获得的自由能大于对它所作的功，从而验证了广义Jarzynski等式，即通过反馈控制将信息转化为能量的“信息-热机“的一个新的基本原理。
2010-09-29 cond-mat.stat-mech
Bayesian information engine that optimally exploits noisy measurements
本研究实现了一种由水中光捕获重珠组成的信息引擎，发现测量噪声会导致性能退化及相变，并提出利用贝叶斯估计进行反馈决策，从而在所有噪声强度下提取重力势能，在临界信噪比处达到最大性能收益。
2022-04-15 cond-mat.stat-mech
Harnessing higher-dimensional fluctuations in an information engine
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
该研究通过反馈冷却利用垂直于重力的热波动，提升信息引擎性能，实现自由能存储与波动利用的模块化设计。
2026-07-31 cond-mat.stat-mech
Partially Observable Szilard Engines
Leo Szilard指出，麦克斯韦的恶魔可以被机器取代，从而为理解信息的物理本质奠定了基础。Szilard的信息引擎在近一百年后仍然是一个典型的例子，尽管该领域最近有了显着的增长。恶魔扮演的角色可以简化为将可观察的数据映射到用于提取工作的亚稳定存储器。虽然西拉德表明，地图可以机械地实现，但它是先验选择的。如何构建有意义的记忆的选择构成了恶魔的智能。最近，它表明，这也可以自动化。为此，引入了广义的、部分可观察的信息引擎，为理解信息处理的物理性质提供了基础。部分可观测性普遍存在于传感器类型和信息获取带宽有限的实际系统中。广义信息引擎可以在与存储器形成过程不同的温度T' > T下运行工作提取。这使得能够组合处理热机和信息引擎。我们研究智能观察员的物理特性，通过引入一个典型的模型，显示物理丰富性，尽管它的简单性。Szilard引擎的一个小改动--以一个角度插入分隔器--导致了一个部分可观察的Szilard引擎家族。他们的分析显示了恶魔的智能是如何自动化的。对于每个角度和每个T ′/T值，可以找到最佳记忆，使发动机能够以最小的耗散运行。这些最佳记忆是通过算法计算的概率图。我们讨论了如何用一个简单的物理系统来实现它们，描述它们的性能，并将它们的质量与天真的、确定性的可观察量化进行比较。
2022-08-24 cond-mat.stat-mech
Information engine with feedback delay based on a two level system
本文解析研究两能级系统信息引擎，考虑测量与反馈延迟，发现提取功的延迟范围随温度增大，且在特定能量差时效率与功最大，并验证了广义涨落定理。
2023-12-26 cond-mat.stat-mech
Optimal closed-loop control of active particles and a minimal information engine
研究通过陷阱移动主动粒子的最优控制，发现闭环协议在有限持续时间内最小化平均功，并构建了精度和信息效率更高的周期性主动信息引擎。
2025-07-09 cond-mat.stat-mech
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
Experimental Realizations of Information Engines: Beyond Proof of Concept
本文展望信息引擎的实验进展，指出其利用测量反馈将信息转化为功，并探讨在活性、多体及惯性系统中的应用及最优控制设计驱动协议的新机遇。
2025-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Efficiency at maximum power of a Carnot quantum information engine
本文针对量子信息引擎，提出了广义有限时间Carnot循环，在低耗散区间优化功率输出，推导出适用于任意工作介质的最大功率效率通用公式，并研究了弱能量测量下qubit信息引擎的最优性能。
2023-01-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coupled-Double-Quantum-Dot Environmental Information Engines: A Numerical Analysis
我们使用一个简单的模型对一个由一组耦合双量子点组成的自主信息引擎进行了数值模拟。在每个组件，热和电子传递速率的稳态熵产生率计算通过主过渡速率方程的四个电子状态的概率分布。我们定义了一个信息引擎效率的基础上的熵变化的水库，涉及发电机，采用环境秩序作为一种新的能源。我们获得了器件设计原理，以实现相应的实际能量转换器，包括（1）检测器侧储存器的能级比检测器点的能级高，通过更快的状态循环提供显著更高的功产生率，（2）效率强烈地依赖于检测器和系统侧的相对温度，并且在特定的库仑温度下变得很高。量子点之间的相互作用强度区域，以及（3）效率几乎不依赖于系统点的能级相对于其库，但很大程度上取决于反对称的相对幅度的电子隧穿率。
2020-09-28 cond-mat.stat-mech
Power-efficiency-stability trade-off in quantum information engines
该研究聚焦有限时间量子Carnot信息引擎的功率-效率-稳定性权衡，通过解析计算输出功的均值与方差，证明其可在有限功输出及涨落下达最大效率，且稳定性优于常规量子Carnot热机。
2025-09-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Implementation of a Quantum Engine Fuelled by Information
在这里，我们展示了由信息驱动的量子引擎的完整循环的实现。该引擎是Szilard引擎的量子版本，其中信息用于从环境中提取热量并将其完全转换为功。在我们的实验中，这项工作是用来使一个重量，最初在基态，达到其激发态。在循环的每个步骤之后，我们测量发动机的每个部件的能量和状态，并将它们与理论预测进行比较，以表明循环以高精度实现。我们还进行了实验，以表明发动机在热量提取后与环境隔离良好，并且我们测量了重量的熵，以显示热量完全转化为功。因此，我们成功地证明了信息可以用作单水库发动机的燃料。
2020-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's Demon, Szilard Engine and Landauer Principle
热力学第二定律本质上是概率性的。它的公式要求系统的状态由概率分布描述。因此，一个自然的问题就产生了，关于系统状态的先验知识是否会影响第二定律。这个问题已经酝酿了一个多世纪，它的创始人是C。麦克斯韦通过他著名的思想实验得出了麦克斯韦恶魔的概念。在这个方向上的下一个重要步骤是由L。他演示了一个包含麦克斯韦恶魔的信息引擎的理论模型。导致信息论和热力学之间相互联系的最后一步是通过Landauer的信息擦除原理，该原理确立了信息是物理的事实。在这里，我们将提出一个概述这三个主要工作奠定了基础的信息热力学。
2019-04-10 cond-mat.stat-mech
Memory-aware feedback enhances power in active information engines
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
本研究提出保留记忆的反馈协议，通过优化反馈增益提升主动介质中信息引擎的功率性能。
2025-11-26 cond-mat.stat-mech
First passage time for an underdamped harmonic oscillator and application to the power of an information engine
Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Trieste Section（意大利国家核物理研究所，的里雅斯特分部）
通过结合Kramers算子的本征值分析和哈密顿近似，计算了欠阻尼谐振子位置越过阈值的首次通过时间分布，理论预测与实验吻合，并用于精确估计信息引擎的功率。
2026-07-07 cond-mat.stat-mech
Efficiency fluctuations and noise induced refrigerator-to-heater transition in information engines
理解嘈杂的信息引擎是非平衡物理学的一个基本问题，特别是在细胞中的热和活性波动所搅动的生物分子系统中。根据广义热力学第二定律，这些发动机的效率受到通过其噪声反馈回路的互信息的限制。然而，到目前为止，直接测量互信息和能量之间的相互作用还很难实现。为了允许这样的检查，我们在这里探索整个相空间的嘈杂的胶体信息引擎，并研究由于随机性的互信息和提取工作的效率波动。我们发现，平均效率是最大的非零噪声水平，在这一点上的效率分布从双峰切换到单峰，随机效率往往超过1。我们确定了一条线的异常，噪声驱动的平衡态，定义了一个制冷剂到加热器的过渡，并测试连续发动机的广义积分波动定理。
2019-12-04 cond-mat.soft 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
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
Manipulation of information flow and thermodynamic performance in nonreciprocal quantum dot information engines
Shanghai University（上海大学）
本文通过扩展热力学第二定律，研究非互易耦合对双量子点信息引擎中信息流和热力学性能的调控机制，并证明非互易性可等效映射为有效互易系统。
2026-05-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Minimal model of a heat engine: An information theory approach
我们构建了一个通用的模型，热机使用信息理论的概念，归因于不可逆的能量耗散的信息传输通道。使用几种形式的通道容量，经典的和量子的，我们证明了我们的模型恢复卡诺原理在可逆的限制，和通用的最大功率效率的表达不可逆热力学的线性响应制度。我们期望该模型作为研究热力学基本课题的试验平台非常有用。
2010-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Szilard engine revisited; information from time forward and backward process
本文利用Kawai等人在物理评论快报中提出的非平衡态热力学耗散功公式，导出了Szilard发动机（SZE）的做功。98，080602（2007）。这项工作被描述为时间向前和向后过程的测量结果的概率分布的差异。
2011-04-18 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Optimizing non-ergodic feedback engines
麦克斯韦妖是反馈控制系统的一种特殊情况，其中通过测量收集的信息通过沿着取决于测量结果的热力学过程驱动系统来利用。这个恶魔说明，有了反馈，人们可以设计一个引擎，通过从一个单一的热浴中提取能量来做功。除了恶魔提出的基本问题-第二定律的概率性质，熵和信息之间的关系等-还有其他与反馈引擎有关的实际问题。其中之一是最佳引擎的设计，即在给定一定信息量的情况下提取最大能量的协议。反馈系统的第二定律的改进建立了对提取的能量的约束，该约束由最优反馈引擎满足。众所周知，最佳发动机的特征在于时间可逆性。因此，给定测量的最佳协议是反向运行的协议，该协议在测量后状态下准备系统（准备处方）。在本文中，我们回顾了这些结果，并分析了一些具体的特点，准备处方时，适用于非遍历系统。
2013-06-03 cond-mat.stat-mech
An Imprecise Maxwell's Demon with Feedback Delay: An Exactly Solvable Information Engine Model
本文构建并解析了含测量误差与反馈延迟的二能级有限周期信息引擎模型，给出效率和功率表达式，揭示误差阈值、最优误差及温度与延迟对做功能力的影响。
2024-05-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Impact of Information on Quantum Heat Engines
Istituto Nanoscienze-CNR（意大利国家纳米科学研究所）；NEST Scuola Normale Superiore（新实验科学与技术中心）
本文提出一个通用框架，研究信息在量子热机中的作用，通过Maxwell妖的反馈控制，揭示信息对热机性能的复杂影响，以双量子比特引擎为例展示应用。
2026-05-05 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
Piston-Like Information Engine I: Universal Features in Equilibrium
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Afeka, Tel Aviv Academic College of Engineering（阿费卡特拉维夫工程学院）
该研究通过实验实现了一个可压缩活塞的信息引擎，利用胶体悬浮液的压缩与泄压过程提取机械能，揭示了平衡态中能量提取的普遍机制。
2025-12-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Information-Assisted Carnot Engine Surpasses Standard Thermodynamic Bounds
本文提出卡诺信息机，定量揭示信息与热机性能的关系，证明其可超越标准卡诺效率并实现100%效率，并用自旋-1/2系统和囚禁离子方案加以验证。
2025-07-17 cond-mat.stat-mech physics.data-an quant-ph
Piston-Like Information Engine II: Boundary-Controlled Optimum in Active Matter
Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究提出类活塞信息引擎II，其功与探测区域尺寸、空置概率的关系异于热系统，随粒子密度切换运行模式，源于活性粒子在边界的聚集。
2026-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantum Information Engines with Many-Body States attaining optimal Extractable Work with Quantum Control
我们介绍了从量子态和单个热库中提取功的量子信息引擎。它们可以在三种一般条件下运行：i/单一导向进化（US）; ii/不可逆热化（IT）和iii/等温弛豫（IR），因此被称为USITIR机器。它们包括没有传统反馈控制机制的新型发动机，以及包括它们的版本。给出了单量子比特态和双量子比特态的USITIR引擎的显式构造，并计算了它们的最大可提取功，这是最优的。当满足可控热可化性和密度矩阵可控性的概念时，可达到最优。然后，多体扩展的USITIR发动机进行了分析，并确定了最佳的工作提取的条件。当它们不满足时，我们通过新定义的不可控熵来衡量它们缺乏最优性，这些熵是针对一些选定的例子明确计算的。这包括可区分和不可区分粒子的情况。
2014-03-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fast Functionalization with High Performance in the Autonomous Information Engine
Mandal和Jarzynski提出了一个完全自主的信息热机，由一个恶魔，一个质量和一个记忆寄存器与热库相互作用。该器件通过将信息写入存储器寄存器将热能转换为机械功，或者相反，通过消耗机械功来擦除信息。在这里，我们得到了一个速度限制不等式之间的弛豫时间的状态转换和初始和最终分布之间的距离，其中的动力学活动和熵产生的组合起着重要的作用。这样的不等式提供了一个暗示，速度性能之间的权衡关系存在的弛豫时间功能状态和平均产量。为了获得快速的功能化，同时保持性能，我们表明，信息热机的松弛动力学可以通过设计一个最佳的初始状态的恶魔显着加速。我们的设计原理受到所谓的Mpemba效应的启发，即水在最初加热时冻结得更快。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Numerical simulations on Szilard's engine and information erasure
我们提出了一个计算模型Szilard的引擎和信息丢弃过程。利用一个本质上是另一个的逆循环的事实，我们可以用同一个模型来讨论两者。通过数值模拟，计算了信息丢弃过程中引擎提取的功和产生的热量。结果发现，这些量取决于一些现实的成分，这意味着引擎所做的工作不再被信息擦除中产生的热量所抵消。
1998-02-19 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Run-and-tumble exact work statistics in a lazy quantum measurement engine: stochastic information processing
本文提出一种单量子比特量子测量引擎，通过懒惰概率降低信息处理能耗，证明提取功为二阶马尔可夫过程，并给出精确统计与最优懒惰概率。
2024-10-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Correlation-powered Information Engines and the Thermodynamics of Self-Correction
信息引擎可以使用结构化环境作为资源，通过随机化有序输入并利用增加的香农熵将能量从热库转移到功库来生成功。我们给出了一个广泛适用的表达的工作生产的信息引擎，一般建模为一个记忆的通道，沟通输入输出，因为它与一个不断变化的环境。该表达式建立了信息引擎必须具有多个存储器状态，以便利用输入环境相关性。为了强调这一功能，我们设计了一个信息引擎，它完全由时间相关性驱动，而不是像以前的引擎那样由统计偏差驱动。关键是引擎的同步能力-当输入被破坏时，引擎自动返回到期望的动态阶段-也就是说，由于意外的环境波动。这种自我纠正机制在腐败达到临界水平时是强大的，超过这一水平，系统就无法发挥引擎的作用。我们给出了明确的解析表达式的工作和临界腐败水平，并总结了发动机性能通过一个函数相图发动机控制参数。研究结果揭示了一种新的热力学机制，该机制基于非遍历性，在支持弹性工程和生物系统时，它是错误校正的基础。
2016-08-13 cond-mat.stat-mech cs.IT math.DS
On the relation between information and power in stochastic thermodynamic engines
信息就是力量这句俗语在随机热力学中有严格的形式，两者之间的定量等价有助于解释麦克斯韦恶魔减少熵的能力的悖论。在本文中，我们建立在早期的工作之间的相互作用的相对成本和利益的信息在产生工作的热力学发动机的循环操作（桑德伯格等人。2014年）。具体而言，我们研究了一般情况下的过阻尼粒子在时变电位（控制动作）的反馈，利用连续测量（非线性滤波）的热力学系综，产生适当的适应热力学第二定律，涉及信息。
2021-03-05 cond-mat.stat-mech cs.SY eess.SY
Thermoelectric information engine driven by an autonomous Maxwell demon across quantum-to-classical transitions
Universidad de Chile（智利大学）
研究三端热电引擎中量子相干和信息流的作用，通过双量子点与监测点构成自主麦克斯韦妖，识别两个量子-经典转变，并发现相干性可增强妖机制。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Quantum Enhanced Energy Distribution for Information Heat Engines
提出了一种新的能量分配、安全性和可共享性的方案，该方案假设量子信息热机和热浴的可用性。它是基于熵和功之间的可转换性，在热库的存在。我们对分布在用户之间的物理系统的信息内容的方法是对量子通信的传统观点的补充。后者把价值放在传输的量子态的不可预测的内容上，而我们的兴趣集中在它们的确定性上。量子通信中的一些著名结果在此背景下被重用。特别地，我们描述了一种安全地分布用于从热源解锁能量的量子态的方法。我们还考虑了一些多体纠缠和经典相关的状态，协作多用户共享的工作提取的可能性。此外，沟通和工作提取能力之间的关系进行了分析，并写成一个方程。
2016-08-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
An Information-Theoretic Bound on Thermodynamic Efficiency and the Generalized Carnot's Theorem
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文推导了热机效率的更严格界限，适用于经典和量子热机，并展示了量子点与费米浴耦合的引擎可达到该界限，为实际能量收集设备提供设计原理。
2026-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Harmonic Quantum Szilárd Engine
Szilárd引擎是一种将信息转换为能量的机制（类似于麦克斯韦的恶魔），这似乎违反了热力学第二定律。最初是一个经典的思想实验，它被扩展到一个量化的治疗Zurek。在这里，我们研究了一个新的，优雅的量子Szilárd引擎模型，通过用谐波势取代传统的刚性盒子，扩展了模型的范围。值得注意的是，几乎所有的计算都是精确的。本文适合于对信息、熵和量子测量之间的概念联系感兴趣的学生、研究人员和教育工作者。
2022-08-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Work fluctuation-dissipation trade-off in heat engines
减少热机或更一般地执行反馈控制的信息热机中的功波动和耗散对于最大化其效率是至关重要的。当我们试图最大化给定热力学任务的效率时，也会出现同样的问题，该任务经历了任意初始和最终状态的非平衡过程。我们发现，适用于任意非平衡过程的工作波动和耗散之间的最一般的权衡关系是有界的从下到上的信息距离表征多远的系统是从热平衡。最小耗散量被发现是给定的相对熵和Renyi散度，这两个量化的系统的状态和正则分布之间的信息距离。我们给出了一个明确的协议，实现了基本的下限的权衡关系。
2015-11-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal Control of a Mesoscopic Information Engine
Area Science Park（科学园区）
本文基于POMDP框架，研究了在光学陷阱中通过有成本测量驱动欠稳粒子的有限时间控制问题，推导了最优反馈控制律，并探讨了测量成本对热波动利用的影响。
2026-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric Brownian Information Engine: Essentials for the best performance
本文研究几何布朗信息引擎在熵约束下的最优功提取条件，发现当反馈位置为测量距离两倍且测量距离约为0.6倍标准差时功提取达到全局最大，并揭示了熵控制对效能和平均位移的影响规律。
2022-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A many-body Szilard engine with giant number fluctuations
本文实验构建由活性粒子组成的宏观多体 Szilard 热机，证明平缓改变重物可提升循环功，并发现巨数涨落使理想功随粒子数增加，区别于热粒子热机。
2023-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Squeezed thermal reservoirs as a resource for a nano-mechanical engine beyond the Carnot limit
通过热机将热能有效地转换成机械功是一个持续的技术挑战。由于卡诺的开创性工作，人们知道，热机的效率是由一个基本的上限，卡诺极限。理论研究表明，热机可以通过利用由温度以及其他参数表征的固定的非平衡储层来在卡诺极限之外操作。在原理验证实验中，我们证明了纳米梁热机耦合到压缩热噪声的效率不受标准卡诺极限的限制。值得注意的是，我们还表明，它是可能的设计一个循环过程，允许提取的机械工作从一个单一的挤压热储。我们的研究结果表明，在小尺度上的非平衡热力学的一个定性的新制度，并提供了一个新的角度设计的高效，高度小型化的发动机。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
