Thermodynamics of classifiers
The University of Tokyo（东京大学）
基于马尔可夫过程的分类器，推导出贝叶斯误差与熵产生和动力学活动等热力学成本之间的权衡关系，表明零热力学成本对应随机猜测，而更高成本可实现更低误差。
2026-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Finite-time thermodynamic bounds and tradeoff relations for information processing
本文揭示了有限时间下测量与反馈等不兼容信息处理间的热力学代价与权衡关系，基于帕累托前沿和新的Wasserstein距离构建通用框架，找到了子系统的最优熵产生与时间演化，并证明了其在实现麦克斯韦妖及大规模系统中的有效性。
2024-11-13 cond-mat.stat-mech
Exact bound of power-efficiency trade-off in finite-time thermodynamic cycles
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文推导了有限时间热机中功率与效率权衡的精确界限，为评估热机性能提供了理论依据。
2025-09-17 cond-mat.stat-mech
Entropic trade-off relations in stochastic thermodynamics via replica Markov processes
The University of Tokyo（东京大学）
本文通过复制马尔可夫过程推导出熵权衡关系，为随机和量子热力学中的非线性信息量提供了约束方法。
2026-02-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic correlation inequality
本文提出热力学关联不等式，用动力学活动性约束马尔可夫过程中关联函数的变化，并将其应用于线性响应函数，证明扰动影响可由动力学活动性界定上界。
2024-02-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Learning rate matrix and information-thermodynamic trade-off relation
该研究引入学习率矩阵以刻画坐标变换下学习率的变化，给出正交变换下最大信息流，并建立学习率与子系统热耗散的新权衡关系。
2025-07-24 cond-mat.stat-mech
Information-thermodynamic bounds on precision in interacting quantum systems
Kyoto University（京都大学）
本研究推导了适用于相互作用多体系统的量子热动能不确定性关系，揭示了信息流、局部耗散和量子效应在抑制电流波动中的协同作用，对量子热机性能具有重要影响。
2026-03-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum-Computer-Based Verification of Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation
本文首次在IBM量子计算机上经验验证了一般性量子热力学不确定性关系，提出测量生存活动的通用协议，并证明该关系可在物理设备上达到饱和。
2025-09-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum enhancement of information-mediated energy transfer
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））
通过推导热力学不确定关系，证明集体耦合可线性增强信息流而不增加熵产生，实现高功率低耗散量子麦克斯韦妖，并二次增强量子电池充电功率。
2026-07-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of Precision in Markovian Open Quantum Dynamics
热力学和动力学的不确定性关系表明之间的权衡的相对波动的观测量和热力学量，如耗散和动力学活动。虽然这些关系在经典系统中已经得到了很好的研究，但在量子领域中仍然没有得到很大的探索。在本文中，我们研究了马尔可夫开放量子系统的这种权衡关系，其潜在的动力学是量子跳跃，如热过程和量子测量过程。具体来说，我们推导出有限时间的下限的相对波动的动力学观测值和他们的第一次通过时间为任意的初始状态。该界表明，观测量的精度不仅受热力学量的约束，而且受量子相干性的约束。我们发现，在一类非简并能级系统的耗散过程中，相对涨落与熵产生或动力学活动的乘积被量子相干性增强。我们的研究结果提供了深入了解的生存经典的量子情况下的不确定性关系。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of collective enhancement of precision
昼夜节律振荡器表现出非常高的时间精度，尽管它暴露于几个波动。保护振荡器不受波动影响的中心机制是精度的集体增强，其中耦合振荡器的群体显示出比没有耦合时更高的时间精度。由于耦合本质上是振子之间的信息交换，本文利用随机热力学方法研究了线性化仓本模型中振子之间的信息流与时间精度之间的关系.对于一般的耦合，我们发现，时间精度是有界的信息流从下面。我们推广的模型，将一个时间延迟的耦合，并证明了同样的关系也适用于时间延迟的情况。此外，时间精度被证明是改善存在的时间延迟，我们表明，增加的信息流是负责的时间延迟引起的精度提高。
2018-08-23 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamic uncertainty relation of interacting oscillators in synchrony
热力学不确定性关系为耗散过程设定了成本-精度权衡关系的最小界限。然而，研究由恒定热力学力驱动的内部耦合系统的动力学，我们发现子系统的权衡关系不受传统不确定性关系的最小界的约束。我们通过使用一个精确可解的相互作用振子模型来明确我们的观点。随着相互作用振子数目（N）的增加，在强耦合条件下，当完全同步时，单个振子的不确定性界减小到2k_BT/N。子系统的成本-精度权衡对于亚细胞过程特别相关，其中集体动力学来自于彼此相互作用的多个能量消耗组件。
2018-04-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Trade-off Relation for First Passage Time in Resetting Process
本研究探讨了重置过程中首次通过时间与热力学成本间的权衡，提出了线性势下的显式权衡关系，并发现瞬时重置需无限功，且固定时间重置优于随机重置。
2023-05-08 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of accuracy in kinetic proofreading: Dissipation and efficiency trade-offs
生物信息转录过程表现出的高准确性是由于动力学校对，即，通过一种机制，通过使信息处理过程失去平衡来降低错误率。我们提供了一个一致的热力学描述酶辅助组装过程中涉及竞争底物，在主方程框架。我们引入并评估了一个基于严格非平衡不等式的有效性度量。因此，几个校对模型的性能进行了分析和相关的时间，耗散和效率与错误的权衡表现为不同的歧视制度。最后，我们介绍和分析在同一框架内，一个简单的模型，考虑到连续的酶辅助组装步骤之间的相关性。这项工作突出了活力和动力学歧视制度之间的区别在酶-底物相互作用的相关性。
2015-04-09 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Finite-Time Thermodynamics of Battery Discharging: Power-Efficiency Trade-Off and Optimization
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究电池放电中功率与能量转换效率的权衡，通过分析得出抛物线包络及最大功率效率，制定多阶段恒流放电计划并求解最优策略，量化内阻对运行边界的影响，为电池管理系统调度层建立热力学基线。
2026-08-05 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Geometric thermodynamics of reaction-diffusion systems: Thermodynamic trade-off relations and optimal transport for pattern formation
The University of Tokyo（东京大学）；Pompeu Fabra University（庞培法布拉大学）
本文通过几何方法研究反应扩散系统中图案形成与耗散的关系，揭示热力学权衡关系与最优传输在模式形成中的作用，通过数学方法分析耗散与模式演变速度的关联。
2024-11-11 cond-mat.stat-mech nlin.PS
Trade-offs and thermodynamics of energy-relay proofreading
本研究分析Hopfield能量中继校对机制在保真度、速度与熵产生间的权衡，发现其可在三种区域运行，混合区出现动态相变，纯中继区在能量上优于标准动力学校对。
2024-03-12 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unified Hierarchical Relationship Between Thermodynamic Tradeoff Relations
本文提出热力学不确定性关系的新扩展（XTUR），构建了统一层级结构，使 TUR、熵界、经典速度极限和功率-效率权衡均可由该基本不等式逐级导出，并首次证明 Markov 跳跃系统的熵界。
2024-08-05 cond-mat.stat-mech
Beyond Thermodynamic Uncertainty Relations: nonlinear response, error-dissipation trade-offs, and speed limits
从最近的几何推广的热力学不确定性关系（TURs），我们推导出新的上界的非线性响应的一个观察到的任意系统的概率状态的变化。这些界限的各种松弛允许恢复众所周知的界限，如（加强）Cramer-Rao和Pinsker的不等式。特别地，我们得到了一个主不等式，命名为对称响应强度关系，恢复几个TURs作为特殊情况。我们采用这套界限的三个物理应用。首先，我们得出一个权衡热力学成本（耗散的自由能）和系统的可靠性之间的即时切换两个状态，如一位存储器。我们推导出特别是一个下限的$2.8 k_BT$每香农位写一个位在这样的内存中，一个界限不同于兰道的。其次，我们得到了一个新的家庭的经典的速度限制，提供了下界的非自治马尔可夫过程的时间需要两个概率状态之间的过渡的热力学量（如非平衡自由能）和动力学量（如动态活动）。第三，我们提供了一个上限的系统的非线性响应的基础上的“复杂性”的系统（我们涉及到一个高熵和非均匀性的概率）。我们发现，“复杂”的模型（例如，许多国家）必然是脆弱的一些扰动，而简单的系统是强大的，因为它们显示出低响应任意扰动。
2021-09-24 cond-mat.stat-mech
An ordered set of power-efficiency trade-offs
在本文中，我们推导出一些不等式，表达功率效率的权衡，一般适用于热力学机器在非平衡稳态运行。这些不等式之一涉及输出功率，其由热力学效率乘以因子的二次函数限定。不同的因素可以根据一个人对机器的基本动力学的知识水平来获得，它们可以取决于例如输入通量的协方差、动力学活动或非平衡电导。
2019-03-20 cond-mat.stat-mech
Energy-Time-Accuracy Tradeoffs in Thermodynamic Computing
Atominstitut, TU Wien（维也纳工业大学原子研究所）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information - IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院维也纳量子光学和量子信息研究所）；Institute of Theoretical Physics, Jagiellonian University（雅盖隆大学理论物理研究所）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）；Normal Computing Corporation（Normal Computing公司）；Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Department de Física, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系理论物理：信息与量子现象）
本文研究了热力学计算中能量、时间与准确性之间的权衡，推导了能量-延迟-缺陷积的理论限制，并提出近最优控制方案用于矩阵求逆。
2026-01-07 cond-mat.stat-mech cs.AR cs.ET
Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence
产生大电流通常需要大的耗散，如在电传导中的情况，其中焦耳加热与电流的平方成比例。随机热力学为研究小涨落系统的非平衡态热力学提供了一个框架，最近，人们对电流和耗散之间的权衡关系提出了微观推导和普遍理解。在这里，我们建立了一个通用的框架，阐明了量子相干性如何影响电流和耗散之间的权衡：一个适当的使用相干性增强热流而不增加耗散，即相干性可以减少摩擦。如果相干量足够大，这种摩擦几乎为零，实现了类似超导的“无耗散”热流。由于我们的框架澄清了相干性，能量流和耗散之间的一般关系，它可以应用于许多科学分支。作为能量科学的一个应用，我们构造了一个量子热机循环，它超越了经典热机的功率效率限制，在快速循环中有效地达到了有限功率的卡诺效率.我们讨论了我们的研究结果在量子信息理论，凝聚态物理和生物学领域的重要意义。
2020-04-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Finite-Time Quantum Otto Engine subject to Control Noise and Enhancement Techniques
本文研究控制噪声对有限时间量子奥托发动机性能的影响，提出反绝热驱动和量子润滑两种增强方法，并揭示相干性在功提取中的作用。
2025-07-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation for underdamped Langevin systems driven by a velocity-dependent force
最近，它已被证明，有一个折衷关系之间的热力学成本和电流波动，称为热力学不确定性关系（TUR）。TUR已经推导出各种过程，如离散时间马尔可夫跳过程和过阻尼朗之万动力学。对于欠阻尼动力学，最近有报道说，一些修改是必要的TUR的应用。在这项研究中，我们提出了一个更广义的TUR，适用于一个系统驱动的速度依赖力的背景下，欠阻尼朗之万动力学，通过扩展的理论Vu和长谷川[预印本arXiv：1901.05715]。我们表明，我们的TUR准确地描述了权衡性能的分子制冷机（冷阻尼），布朗动力学在磁场，和一个活跃的粒子系统。
2019-07-14 cond-mat.stat-mech
Quantum information-cost relations and fluctuations beyond thermal environments: A thermodynamic inference approach
Shanghai University（上海大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文基于最大熵原理，推导了超越兰道尔原理的通用信息成本关系，适用于多守恒电荷和非热环境的复杂量子场景，通过数值验证了信息成本与波动的约束关系。
2026-01-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of heterogeneous crystal nucleation in contact and immersion modes
液滴中的非均质晶体成核的最有趣的问题之一是与浸没模式（颗粒浸没在液滴中）相比，其在接触模式（当外来颗粒可能与液滴表面处于某种接触时）中的强烈增强。许多异质中心具有不同的成核阈值时，他们在接触或浸没模式，表明机制可能实际上是不同的不同模式。这种增强的潜在物理原因在很大程度上仍然不清楚。在本文中，我们提出了一个模型的热力学增强的异质晶体成核的接触模式相比，浸没。为了确定是否以及如何的液滴的表面可以crystically刺激其非均质结晶，我们检查晶体成核的浸没和接触模式，推导和比较彼此的可逆工程形成的晶核在这些情况下。作为一个数值例子，所提出的模型被应用到在T=253 K的水滴中的一般宏观外来粒子的Ih晶体的异质成核。我们的研究结果表明，液滴表面确实在热力学上有利于接触模式超过浸没模式。令人惊讶的是，我们的数值评估表明，线张力的贡献，这种增强从接触的三个水相（汽-液晶）可能是相同的数量级，甚至大于表面张力的贡献。
2008-04-01 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantum Statistical Enhancement of the Collective Performance of Multiple Bosonic Engines
我们考虑一个不可区分的量子机器的合奏，并表明量子统计效应可以引起一个真正的量子增强集体热力学性能。当多个不可区分的玻色子功资源耦合到外部系统时，外部系统的内能变化表现出由系综中的排列对称性引起的增强，这在后者由可区分的功资源组成时是不存在的。
2020-05-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Bosons Outperform Fermions -- The Thermodynamic Advantage of Symmetry
我们研究了一个量子奥托引擎与谐波工作介质由两个粒子，探索使用波函数对称性作为一个可访问的资源。结果表明，玻色子系统显示增强的性能相比，两个独立的单粒子发动机，而费米系统显示降低的性能。为此，我们探讨了效率和功率输出之间的权衡和参数制度下，该系统的功能作为发动机，冰箱，或加热器。值得注意的是，玻色子系统在作为发动机和作为制冷机操作时都在更宽的参数空间下操作。
2019-10-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dissipation-Sensitivity Trade-Off in Dissipative Bosonic Systems
RIKEN（理化学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
该研究揭示了耗散玻色子系统中维持超热灵敏态所需耗散与灵敏度增益间的普适权衡，推导了熵产生率下界，并验证其超出高斯区域的有效性。
2026-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Achievability of thermodynamic uncertainty relations
热力学的不确定性关系提供了一个普遍的熵耗散率和波动之间的权衡输运电流。该关系主要用于通过实验测量电流波动来估计最小熵耗散率。在这里，我们认为联合电流，并表明，这种不确定性关系不能同时实现任何两个电流，这导致潜在的低估的最小熵耗散率。
2019-11-21 cond-mat.stat-mech
Non-Markov Enhancement of Maximum Power for Quantum Thermal Machines
在这项工作中，我们研究的非马尔可夫特性的动力学如何影响量子热机的热力学性能，通过分析卡诺和奥托循环的最大功率输出分别离开准静态和无限时间热化制度，介绍技术，其控制优化一般的动力学模型。在我们的模型中，引入非马尔可夫性，允许一些自由度的水库被明确考虑和共享相关性的发动机的哈密顿耦合。结果表明，非马尔可夫效应可以加快控制速度，提高功率输出。
2019-04-18 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
Thermodynamic uncertainty relations for coherently driven open quantum systems
在经典的马尔可夫跳跃过程中，电流波动只能以增加耗散为代价来减少。为了探讨量子效应如何影响这种权衡，我们分析了马尔可夫开放量子系统中稳态电流的不确定性。我们首先考虑三个有启发性的例子，然后系统地最小化小开放量子系统的不确定性和熵产生的乘积。作为我们的主要结果，我们发现，减少波动的热力学成本可以降低到低于经典的一致性。我们推测，在自由度足够多的量子系统中，这个代价可以任意小。因此，我们的研究结果提供了一个一般的指导方针，在量子制度的热力学精度高，这意味着低耗散和平均值附近的小波动的热机的设计。
2021-06-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Duality in Quantum Work
如何用量子相干性描述初态功的统计特性是量子热力学中一个重要的问题。在本文中，工作统计被认为是从一个全新的“波粒”二象性的角度。基于广义量子功测量，定义了能级可预测性$\mathcal{D}_W$和相干有效性$\mathcal{V}_W$，它们服从不等式$\mathcal{D}_W^2+\mathcal{V}_W^2\leq1$，这是布居和相干对量子功分布贡献的基本权衡关系.作为应用，我们考虑了一个受驱动的两能级系统，讨论了上述权衡关系的界的条件。这些结果揭示了量子相干性在量子热力学中的作用。
2020-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation in nondegenerate and degenerate maser heat engines
本文研究了非简并三能级和简并四能级脉泽热机的热力学测不准关系。在非简并情况下，我们考虑了两种略有不同的三能级脉泽热机结构，并对比了它们对标准TUR的违反程度。在高温极限下，这两种构型都违反了标准TUR关系。我们还揭示了TUR的不变性下的物质场耦合常数和系统浴耦合常数的同时重新标度。对于简并四能级发动机，我们研究了噪声诱导相干性对TUR的影响。我们表明，根据操作的参数制度，噪声引起的相干性可以抑制或增强相对功率波动。
2022-12-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal work extraction and thermodynamics of quantum measurements and correlations
分析了间接量子测量在非平衡态量子系统功提取中的作用。特别是，我们专注于工作，可以通过利用感兴趣的系统和一个额外的辅助系统之间共享的相关性，其中测量反作用引入了一个非平凡的热力学权衡。我们提出了最佳的状态依赖的协议提取工作从经典和量子相关性，后者被测量的不和谐。我们表明，虽然经典相关的工作内容可以通过对感兴趣的系统进行局部操作来完全提取，但与量子不和谐相关的工作量需要一个特定的驱动协议，该协议包括系统和辅助系统之间的相互作用。
2018-09-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Role of Bose enhancement in photoassociation
以受激拉曼绝热过程为例，讨论了偶极矩阵元的玻色增强在光缔合中的作用。在非简并气体中，相干光学瞬态的时间尺度在热力学极限下趋于无穷大，而玻色增强使这个时间尺度在凝聚体中保持有限。因此，相干瞬态是不存在的热非简并气体的光缔合，但如果气体是凝析油是可行的。
2000-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Covariant currents and a thermodynamic uncertainty relation on curved manifolds
本文提出弯曲黎曼流形上随机流的协变框架，通过过阻尼Stratonovich-Langevin方程实现，并扩展了热力学不确定性关系，描述弯曲空间中熵产生率与精度的权衡。
2024-07-22 cond-mat.stat-mech
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
Thermodynamic uncertainty relation in quantum thermoelectric junctions
最近，热力学不确定性关系（TUR）已制定了经典的马尔可夫系统演示精度（电流波动）和成本（耗散）之间的权衡。违反TUR的系统是有趣的，因为它们克服了关于热机的效率、其功率和其稳定性（功率波动）的另一个权衡关系。在这里，我们分析的根源，程度，并在量子热电结在稳态TUR违反性能的影响。考虑到非相互作用的电子，首先我们证明，只有由单电子转移事件产生的电流噪声的“经典”分量遵循TUR。因此，电流噪声的剩余“量子”部分是造成这种量子系统中TUR潜在违反的原因。接下来，专注于共振输运制度，我们确定的参数范围内，可以观察到的违反TUR-电压偏置的结和热电发动机。我们用一个串联双量子点系统的精确数值模拟来说明我们的发现。最重要的是，我们证明了TUR总是在接近热力学效率极限时，在非相互作用的热电发电机。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Trade-off between coherence and dissipation for excitable phase oscillators
本文研究了可激发振子（如神经元）中相干性与耗散的权衡，表明TUR和SNIC界限共同约束了单个单元的峰峰间隔涨落，限制了相干共振现象，并扩展至强耦合振子集合。
2024-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
Thermodynamic entropic uncertainty relation
本研究建立了热力学熵与香农熵之间的不确定关系，揭示了决策准确性与熵产之间的权衡
2025-10-09 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamic bounds on logical circuit operation
基于介观CMOS模型，研究逻辑电路在热能附近运行的热力学约束，发现非门、存储器和时钟的权衡关系，并提出共振控制机制以优化热力学性能。
2024-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic bounds on correlation times
本文导出了稳态扩散系统中物理观测量关联时间的变分表达式。作为这个变分表达式的结果，我们得到的相关时间，这提供了速度限制的自平均观测值的下限。在平衡状态下，边界的形式是一个可观测的长期和短期波动之间的权衡关系。在平衡之外，权衡可能会被违反，导致自我平均的加速。我们将这种违反稳态熵产生率，以及不可逆电流的几何结构，产生两个互补的速度限制。其中之一可以用公式表示为时间对称观测量测量的熵产生的较低估计。使用一个说明性的例子，我们展示了复杂的行为的相关时间的平衡不同类别的可观测量，以及如何这可以用来部分推断耗散，即使没有时间反演对称性破缺可以观察到的轨迹中的可观测。
2023-03-23 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty relation and thermodynamic speed limit in deterministic chemical reaction networks
推广了确定性化学反应网络的热力学不确定关系和热力学速度极限。通过考虑宏观CRN和介观CRN之间的联系导出的标度扩散系数在我们的结果中起着至关重要的作用。TUR表明，熵产生率和比例扩散系数与浓度变化率的平方之比的乘积小于2。TSL状态之间的权衡关系的速度和热力学量，熵产生和时间平均的标度扩散系数。结果证明了开放和非理想CRNs的一般设置。
2021-09-15 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamically Optimal Information Gain in Finite Time Measurement
该研究针对信息处理器件速度与成本的权衡问题，基于最优输运理论推导了有限时间测量获取信息的热力学成本可达界，找到了显式最优协议并验证其可通过量子点装置近似实现，为高速低能耗信息处理提供设计原则。
2024-05-15 cond-mat.stat-mech
Universal trade-off relation between power and efficiency for heat engines
对于一个一般的热力学系统描述为马尔可夫过程，我们证明了一个一般的下界耗散的热流的平方，从而建立非零电流必然意味着耗散。这导致了效率和功率之间的一个普遍的权衡关系，我们严格证明了一个热机与非零功率永远不会达到卡诺效率。我们的理论适用于任意远离平衡的系统，并且不假设模型的任何特定对称性。
2016-11-01 cond-mat.stat-mech
Coherences and the thermodynamic uncertainty relation: Insights from quantum absorption refrigerators
热力学的不确定性关系，最初推导出经典的马尔可夫跳跃过程，提供了一个权衡精度和耗散之间的关系，加深了我们对量子热机的性能的理解。在这里，我们研究的相互作用的量子系统相干性和热流涨落的有效性的热力学不确定性关系的量子制度。为了实现当前的统计，我们执行Redfield量子主方程的全计数统计模拟。我们重点研究稳态量子吸收制冷机，与非相干极限相比，本征态之间的非零相干可以抑制或增强制冷能力。在这两种情况下，我们发现增强的相对噪声的冷却功率（标准偏差的平均功率）的存在下，系统的一致性，从而证实了热力学的不确定性关系。我们的研究结果表明，在评估量子相干热机的性能时，需要考虑波动。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation to assess biological processes
我们审查的速度，波动和热力学成本之间的权衡与生物过程中的非平衡状态，并讨论如何优化这些过程是在光的热力学不确定性关系（TUR）的普遍约束集。TUR的不确定性产品$\mathcal{Q}$的值，它可以被用来作为一个给定的热力学成本实现的酶促过程的精度的测量，是次优的底物浓度$[S]$是在米氏常数（$K_\text{M}$）时，和一些关键的生物过程被发现在这个条件下工作。我们说明了效用的$\mathcal{Q}$在评估如何接近的分子马达和生物质生产机械的TUR约束，并为生物质生产（或生物复制过程）的情况下，我们讨论了如何量化的$\mathcal{Q}$的最优性是平衡的错误率在信息传输过程中。我们也触及在其他错误最小化过程中的生物学，如基因调控和分子伴侣辅助蛋白质折叠的权衡。一系列的$\mathcal{Q}$概括了这里调查的生物过程，提供了生物系统如何进化以优化和平衡相互冲突的功能需求的一瞥。
2021-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Thermodynamic uncertainty relations under arbitrary control protocols
在各种随机系统中，已经发现了量化电流波动和熵产生之间的权衡的热力学不确定性关系。在这里，我们研究了由外部控制协议驱动的Langevin系统的热力学不确定性关系。利用信息论的方法，我们推导出了在过阻尼和欠阻尼状态下满足标度条件的任意观测量的不确定性关系。我们证明了可观察到的波动是由熵产生和动力学项。导出的界限是适用于当前和非当前的可观的，并持有任意时间依赖的协议，因此，提供了广泛的适用性。我们说明了我们的通用边界的帮助下，三个系统：一个拖动的布朗粒子，布朗回转器，和一个随机欠阻尼热机。
2019-12-11 cond-mat.stat-mech
Universal energy-speed-accuracy trade-offs in driven nonequilibrium systems
本文针对外部控制器不完美的非平衡驱动系统，推导出耗散功的渐近紧致下界，该下界在最优驱动时退化为热力学速度极限，并结合最优输运流匹配方法实现可扩展的最小耗散协议优化。
2024-12-29 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic cost for precision of general counting observables
本文解析推导隐藏物理系统一般计数可观测量的热力学代价与精度权衡普适界，扩展至时间对称及非对称可观测量，并揭示等待时间涨落最优构型中的相变。
2024-06-14 cond-mat.stat-mech
