Steady state fluctuations of the dissipated heat for a quantum stochastic model
介绍了热传导的量子随机动力学模型。多级子系统耦合到不同温度下的储层。在水库中检测能量量子，允许研究熵耗散的稳态波动。我们的主要结果指出了其大偏差率函数的对称性。
2006-10-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Model study on steady heat capacity in driven stochastic systems
我们探讨了两个和三个状态的马尔可夫模型驱动的热平衡的非势的力量来证明的基本性质的基础上的准静态过剩热的概念的稳态热容。结果表明，足够大的驱动力可以使稳态热容为负。对于低温和高温制度，我们提出了一个近似的热力学方案的“动态重整化”的有效能级。
2012-04-03 cond-mat.stat-mech
Correlation and Relaxation Times for a Stochastic Process with a Fat-Tailed Steady-State Distribution
我们研究一个随机过程定义的相互作用强度的平均值和随机项的变量的大小成正比。其稳态分布是逆伽玛分布，其幂律尾指数由相互作用强度与随机性的比值决定。它的时间依赖性的特点是由一组离散的时间描述松弛各自的累积量的稳态值。我们表明，随着随机性的增加，逐渐降低的累积量发散，所以他们的弛豫时间。我们分析评估的关联函数，并表明，它是由最长的这些时间，即逆相互作用强度，这也是平均弛豫时间。我们还研究了整个分布到稳态的松弛和松弛时间的分布，我们认为这是逆高斯分布。
2016-08-03 cond-mat.stat-mech
A stochastic model of anomalous heat transport: analytical solution of the steady state
我们考虑一个一维谐振晶体与保守噪声，在接触两个随机Langevin热浴在不同的温度。噪声项由相邻振子之间的碰撞组成，它们以$γ$的速率交换动量。协方差矩阵的稳态方程在热力学极限（$N\to\infty$）中精确求解。特别是，我们推导出的温度分布，这原来是独立的$γ$的解析表达式。此外，我们还得到了能流首项的精确表达式，其标度为$1/\sqrt{γN}$。我们的理论结果与有限$N$协方差矩阵的数值解是一致的。
2008-10-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Non-equilibrium steady states of stochastic processes with intermittent resetting
随机重置为初始条件的随机过程是研究非平衡稳态的一个展示。然而，所有现有的结果已被限制到无记忆复位协议的特殊情况。在这里，我们得到了一般的解决方案，其中重置事件之间的等待时间是从任意分布的进程的分布。这使得调查更广泛的一类更现实的过程。作为一个例子，我们的结果被应用于分析的效率的约束随机搜索过程。
2015-10-27 cond-mat.stat-mech
Diffusion in a potential landscape with stochastic resetting
研究了布朗粒子在随机重置机制下在任意势场中扩散的稳态。我们表明，有不同类别的非平衡稳态取决于潜在的性质。在稳定的势能景观中，系统达到一个定义明确的定态，而在不稳定的景观中，定态的存在性受到限制。我们还研究了传播子在随机重置机制下向稳态的过渡性质。最后，我们做了数值模拟来验证我们的分析结果。
2014-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dissipative Heat Decomposition in Stochastic Energetics: Implication of the Instantaneous Diffusion Coefficient in Nonequilibrium Steady States
利用非平衡稳态中的瞬时扩散系数，给出了耗散热的分解表达式。耗散热可以用三个扩散系数表示：瞬时、平衡和漂移。分解表达式的实验应用允许我们评估的散热率从单轨迹数据。我们还数值证明了这种方法。
2014-11-19 cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Reversibility, heat dissipation and the importance of the thermal environment in stochastic models of nonequilibrium steady states
我们研究随机过程，用于模拟非平衡过程（例如，拉RNA或拖动胶体），所以故意违反细致平衡。我们认为，通过结合信息论的不可逆性与非平衡功定理的措施，抽象动力学所隐含的热物理可以确定。这个度量在热力学熵的产生上是有界的，因此可以量化随机动力学对现实的建模程度。我们还使用我们的研究结果来批判各种建模方法和稳态热力学中出现的概念。
2007-11-12 cond-mat.stat-mech
Geometric view of stochastic thermodynamics for non-equilibrium steady states
我们探讨的想法，非平衡稳态打破细致平衡的变形轨迹（线的时空）已被采样在一个参考系与随机动力学服从细致平衡，我们要求的工作需要执行这项任务。这些几何变形不是任意的，而是通过与环境的相互作用而产生的，或者是通过外部代理对守恒量的操纵，或者是通过它们与工作库的交换。这种观点允许一致的模型打破细致平衡和伴随的熵产生没有非保守力，并系统地扩展热力学系综的概念，非平衡稳态。我们说明了这种方法的实用性，将其应用到悬浮液的活性胶体颗粒，并推导出其一致的运动方程。
2018-04-15 cond-mat.stat-mech
Mimicking Nonequilibrium Steady States with Stochastic Pumps
我们建立了两个非常普遍的范式之间的对应关系，系统坚持远离热平衡。在第一种范式中，通过施加破坏细致平衡的固定热力学力来维持非平衡稳态（NESS）。在第二种范式中，称为随机泵（SP），时间周期状态由系统外部参数的周期性变化来维持。在这两种情况下，电流产生，熵产生。我们将自己限制在离散状态系统中，在这些场景之间建立映射。给定一个NESS的特点是一组特定的平稳概率，电流和熵产生率，我们展示了如何构建一个SP完全相同（时间平均）的值。映射也在相反的方向上起作用。这些结果建立了两个范例之间的等价性，通过显示随机泵能够模仿非平衡稳态的行为，反之亦然。
2015-09-21 cond-mat.stat-mech
Test of the fluctuation theorem for stochastic entropy production in a nonequilibrium steady state
我们推导出一个简单的封闭的解析表达式的总熵产生沿单一的随机轨道上的布朗粒子扩散的周期势下的外部恒定的力量。通过数值模拟，我们计算的熵的概率分布函数和令人满意的测试塞弗特的积分涨落定理的基础上的许多预测。这个简单的模型的结果清楚地说明了实际的特点和影响来自这样一个结果的非平衡统计力学。
2006-12-11 cond-mat.stat-mech
Nested Stochastic Resetting: Nonequilibrium Steady-states and Exact Correlations
本文研究单向相互作用的嵌套随机重置扩散链，解析推导出各过程稳态分布、矩及精确两点关联，为多粒子非平衡系统关联提供可解框架。
2025-02-05 cond-mat.stat-mech
Open boundary conditions in stochastic transport processes with pair-factorized steady states
本文用数值方法讨论了开边界条件对零程过程（ZRP）中凝聚现象的影响，以及对因子化定态输运过程（PFSS）的影响。PFSS是ZRP的一个扩展模型，它具有最近邻相互作用。对于零程过程，我们比较分析结果在文献中的临界性和冷凝。对于扩展模型，我们发现一个类似的相结构，但观察到超临界相液滴形成强边界驱动器。
2015-06-04 cond-mat.stat-mech
Numerical prediction of the steady-state distribution under stochastic resetting from measurements
提出一种基于测量系统传播子和重置时间分布的数值更新方法，用于预测相互作用粒子及强环境记忆等复杂系统在随机重置下的稳态概率分布。
2024-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear Stochastic Dynamics of Complex Systems, II: Potential of Entropic Force in Markov Systems with Nonequilibrium Steady State, Generalized Gibbs Function and Criticality
在本文中，我们重新审视的概念“负对数的平稳概率”作为一个广义的潜在的非平衡系统，并试图说明其核心作用的公理化方法随机非平衡热力学的复杂系统。它表明，这个量自然产生通过马尔可夫过程的单调性结果，并作为率函数时，随机过程接近一个确定性的限制。然后，我们进行了更详细的数学分析的后果，这个数量，最终在一个必要和充分条件的临界随机系统。这种情况下，然后讨论的背景下，最近的结果在生物系统的临界性
2016-08-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Steady-state skewness and kurtosis from renormalized cumulants in $(2+1)$-dimensional stochastic surface growth
在自然界中，二维基底上表面的随机生长现象发生在各种情况下，其统计特性需要高阶累积量的研究。在这里，我们考虑由$(2+1)$维KPZ方程的平坦几何的高度波动的统计累积量。我们遵循一个图解方案，推导出重整化累积量的表达式，直到四阶定态。假设一个值的粗糙度指数从可靠的数值预测，我们计算第二，第三和第四累积量，产生偏度$S=0.2879$和峰度$Q=0.1995$。这些值与现有的数值估计吻合得很好。
2016-09-08 cond-mat.stat-mech
Many-Body Colloidal Dynamics under Stochastic Resetting: Competing Effects of Particle Interactions on the Steady State Distribution
本文通过实验和数值模拟研究六个胶体粒子在全局与局部随机重置下的稳态分布，发现硬核排斥与流体动力学相互作用对分布宽度产生竞争效应，最终使多粒子系统稳态分布比单粒子更宽。
2025-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Limitations of the stochastic quasi-steady-state approximation in open biochemical reaction networks
准稳态近似在大型开放化学反应网络中嵌入的Michaelis-Menten反应中的应用是细胞内生化反应的确定性和随机模拟中流行的模型降阶技术。人们经常假设，使用随机准稳态方法得到的减少主方程的预测是在非常好的协议与完整的主方程的预测，提供的确定性准稳态近似的有效性的条件得到满足。我们在这里使用的线性噪声近似表明，这种假设通常是不合理的米氏反应与底物输入，一个开放的嵌入式酶反应的最简单的例子。减少主方程的方法被发现大大高估的内在噪声的大小在低拷贝数的分子。一个简单的公式得到的减少和充分的主方程的衬底浓度波动的方差的预测之间的相对误差。当模拟中等或高效酶时达到最大误差，在这种情况下，误差约为30%。通过随机模拟，使用实验参数值参与蛋白质水解，生物合成和发酵的酶的理论预测进行验证。
2011-10-30 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph q-bio.MN
Nonequilibrium steady state thermodynamics and fluctuations for stochastic systems
我们利用对系统所做的功和从系统中移走的热量来维持系统处于非平衡稳态，从而对这样的系统及其涨落进行类似于图解的描述。基于广义Onsager-Machlup理论的非平衡稳态，我们指出两个模糊的，不存在于平衡态，在定义这样的工作和热量：一个是由于非唯一性的时间反演程序和另一个由于多种可能性，以分离成工作和能量差的热在非平衡稳态。因此，对于这样的系统，功和热满足热力学第一和第二热力学定律以及它们的涨落定理的多个版本。唯一的定律和关系似乎只有在具体定义的系统中才能得到，用物理参数来选择相关的物理量。这在许多系统上得到了说明，包括电场中的布朗粒子、驱动扭转摆、电路和由温度差驱动的能量传递。
2007-08-24 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of Langevin systems under time-delayed feedback control: II. Nonequilibrium steady-state fluctuations
本文是连续时滞反馈控制下的Langevin系统的系列研究中的第二篇。我们之前的论文[Phys. Rev. E 91，042114（2015）]的目标是推导出第二定律类不等式，为平均提取工作提供界限。在这里，我们研究的随机波动的时间积分可观的，如与环境交换的热量，提取的工作，或（表观）熵产生。我们使用的路径积分形式主义和专注于长时间的行为在固定冷却制度，强调罕见事件的作用。这说明了由线性反馈驱动的朗之万谐振子的详细的分析和数值研究。
2016-12-15 cond-mat.stat-mech
A Stochastic Analysis of Steady and Transient Heat Conduction in Random Media Using a Homogenization Approach
基于均匀化方法，提出了一维稳态和瞬态热传导问题的一种新的随机分析方法。导热系数被假定为一个随机场K，它由一个总数为N的随机变量组成。稳态解和瞬态解T都表示为均匀化解及其空间导数，其中均匀化解是通过求解具有有效导热系数的均匀化方程获得的。对于由同分布（i.i.d）随机变量组成的K场，可以解析地得到随机解的均值和方差。T的均值和方差仅依赖于这些独立同分布变量的均值和方差，而不依赖于独立同分布变量的概率分布函数的特定形式。温度场T的变化可以分为两种贡献：系综贡献（通过均匀化温度）和构型贡献（通过不同构型）。构型的贡献被证明是成比例的局部梯度均匀化的解决方案。在均匀化溶液梯度大的位置，由于在这些位置的显着构型的贡献，发现大的不确定性的T场。基于直接蒙特卡罗方法进行了数值模拟，数值蒙特卡罗结果与随机分析结果吻合良好。
2018-08-30 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic Dynamical Structure (SDS) of Nonequilibrium Processes in the Absence of Detailed Balance. III: potential function in local stochastic dynamics and in steady state of Boltzmann-Gibbs type distribution function
从逻辑的角度来看，这是解决缺乏详细平衡问题的系列中的第三个。本文将被称为SDS III。在一般非平衡过程中，是否存在具有局部和整体意义的动力势一直是有争议的。根据我们中的一个人（Ao，J. Phys. { \bf A37}，L25 '04，arXiv：0803.4356，简称SDS II）较早的明确构造，在本文中，我们严格地证明了它在物理和生物科学中的一般情况下的存在。该势函数的局部动力学意义通过一个特殊的随机微分方程来证明，其全局稳态意义通过一个新的明确形式的Fokker-Planck方程--零质量极限来证明.对于任意给定的Fokker-Planck方程，我们给出了一种特殊的随机微分方程的求解方法。在我们的演示中不需要详细的平衡条件。我们第一次在这里得到一个公式来描述噪声引起的漂移力的变化相比，稳态分布，在数值研究中广泛观察到的现象。比较两个著名的随机积分方法，伊藤和Stratonovich，做好准备。这种比较在别处进行（Ao，Phys. Life Rev. { \bf 2}（2005）117. q-bio/0605020）。
2008-04-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
Stochastic Resetting vs. Thermal Equilibration: Faster Relaxation, Different Destination
本研究比较了谐势场中布朗运动的随机重置与热弛豫，发现随机重置能更快收敛至不同的非平衡稳态，其加速与稳态形状由单一无量纲参数控制，并在弛豫速度与空间探索程度之间存在权衡。
2025-10-30 cond-mat.stat-mech
Stochastic enzyme kinetics and the quasi-steady-state reductions: Application of the slow scale linear noise approximation à la Fenichel
线性噪声近似模型的随机波动从平均场模型的化学反应，展开附近的热力学极限。具体地说，波动服从线性朗之万方程直到$Ω^{-1/2}$阶，其中$Ω$是化学系统的大小（通常是体积）。在不同的时间尺度的存在下，线性噪声近似允许称为\textit{slow scale}线性噪声近似（ssLNA）的准稳态降低。奇怪的是，文献中报道的ssLNA略有不同。报道的ssLNA的差异在于推导的数学核心。在这项工作中，我们直接从几何奇异摄动理论推导出ssLNA，并解释了文献中不同ssLNA的起源。此外，我们讨论了正常双曲性的损失，我们扩展的ssLNA来自几何奇摄动理论的非经典奇摄动问题。在这样做的时候，我们反驳了一个普遍接受的资格的有效性随机准稳态近似的米氏-Menten反应机制。
2022-06-07 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph q-bio.QM
Noise induced oscillations in non-equilibrium steady state systems
我们考虑了随机源对自组织过程的影响，自组织过程随着极限环的产生而开始。将所得的一般表达式应用于随机Lorenz系统，证明了在主变量时间变化特征尺度之间存在一定关系时，偏离平衡定态可以破坏极限环。如果最快的变化显示一个主变量，这是耦合到两个不同的自由度或更多的噪声引起的共振有关的极限环。
2009-03-18 cond-mat.stat-mech
Stochastic resetting in discrete-time quantum dynamics: steady states and correlations in few-qubit systems
该研究分析离散时间幺正量子动力学中的随机重置，揭示泊松过程下量子门共振导致非对角稳态并影响关联，同时给出非泊松过程稳态存在条件。
2025-05-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium steady states induced by stochastic mid-circuit measurements and resets on a quantum computer
Research Institute CODE, University of the Bundeswehr Munich（德国联邦国防军大学CODE研究所）；Institut für Theoretische Physik, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）
通过噪声离散时间理论结合中电路测量和条件重置，在超导量子处理器上实现了最多7个量子比特的非平衡稳态，并展示了与平衡量子相变相关的交叉行为。
2026-06-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady-State Chemotactic Response in E. coli
细菌E.大肠杆菌通过两种典型的移动方式将自己移动到具有高化学引诱物浓度的区域：“奔跑”，即它以接近直线的方式移动，和“旋转”，即它不前进而是随机改变方向。每次移动的持续时间是随机的，取决于最近经历的化学引诱物浓度。我们将这种随机行为与细菌种群的稳态密度相关联，并且我们推导出后者作为化学引诱物浓度的函数。与早期的治疗相比，在这里，我们占时间的相关性和变量翻滚持续时间的影响。一系列的行为获得，这微妙地取决于系统的几个方面-记忆，相关性，特别是翻滚随机性。
2007-11-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Invariance of Steady State Thermodynamics between Different Scales of Description
通过考虑一般马尔可夫随机动力学及其粗粒化，我们研究了随机热力学的框架，为原始和减少描述对应于不同的尺度。我们特别关注的情况下，不可逆的熵产生有一个有限的差异之间的尺度。我们发现，非平衡熵的增量和熵产生的过剩部分，这是在稳态热力学建设的关键量，是基本上保持不变的描述尺度的变化。这一普遍结果证明了基于粗粒度变量的稳态热力学实验方法的合理性。我们证明了我们的结果在一个介观热机系统。
2015-01-28 cond-mat.stat-mech
Stochastic Matrix Product States
引入了随机矩阵乘积状态的概念，导出了随机矩阵乘积状态的自然形式。这允许定义模拟施密特系数的非平衡随机过程的稳态。我们讨论了一种新的措施，这是类似于纠缠熵，熵成本$S_C$的相关性，并表明，这种措施量化的键的尺寸需要代表一个稳定的状态作为矩阵产品状态。我们说明了这些概念的不对称排斥过程的手。
2010-06-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Thermodynamic Cycles of a Mesoscopic Thermoelectric Engine
分析了一个稳态热电发动机，其工作物质由两个电容耦合量子点组成。一个点隧道耦合到用作热源的热储层，另一个点隧道耦合到两个处于较冷温度的电偏置储层，使得在对抗偏置的稳态电流的形式下提取功。在这种稳态发动机自主动力学的单个实现中，可以识别4冲程循环。这些周期是完全随机的，与表现出自振荡的机械自主发动机相反。特别是，这些周期在方向和持续时间上波动，并与其他虚假周期竞争。使用随机热力学方法，我们量化的周期波动，并将它们与在个别周期产生的熵。我们确定了主要影响发动机性能的循环，并使用图论工具量化其统计数据。我们表明，这样的随机周期是可能的，因为工作提取机制本身是随机的，而不是周期性的时间依赖性的工作物质的哈密顿量，可以在传统的机械发动机。我们的调查带来了新的观点循环和稳态发动机之间的连接。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady state in a gas of inelastic rough spheres heated by a uniform stochastic force
在这里，我们研究的非弹性粗糙球的颗粒气体中达到的稳定状态，受到空间均匀的随机体积力。随机力具有所谓的白噪声的形式，并且通过将脉冲添加到粒子平移速度来起作用。我们工作出相应的速度分布函数的分析解决方案，从Sonine多项式展开，显示能量之间的非均分的平移和旋转模式，平移和旋转的峰度，和旋转速度的相关性。通过与玻尔兹曼动力学方程的数值解（通过直接模拟蒙特卡罗方法）的比较，我们表明，我们的解析解提供了一个很好的描述，在一定范围内的非弹性和粗糙度定量非常准确。我们还发现了三个重要的功能，使强制颗粒气体的稳定状态非常不同的均匀冷却状态（实现由非强制颗粒气体）。首先，边缘速度分布总是接近麦克斯韦分布。第二，有一个连续的过渡到纯光滑极限（粒子旋转的影响被忽略）。第三，角速度-旋转速度的相关性显示出对准垂直相互取向的偏好（这被称为“举网球”行为）。
2015-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dynamical transition in the temporal relaxation of stochastic processes under resetting
一个随机过程，当以恒定速率重置到其初始条件时，一般会达到非平衡稳态。我们研究分析如何接近稳定状态的时间，并发现在这些系统中的一个不寻常的松弛机制。我们发现，随着时间的推移，一个内部的核心区域周围的复位点达到稳定状态，而该区域以外的核心仍然是瞬态的。核心区域的边界随着时间的推移而增长，在后期呈幂律增长。或者，在一个固定的空间点，该系统经历一个动态过渡，从瞬态到稳态的特征空间依赖的时间尺度$t^*(x)$。我们计算分析在几个例子中的大偏差函数与此时空波动，并表明，一般来说，它有一个二阶不连续性在一对临界点特征的内核的边缘。我们的结果在几个模型的数值模拟，如简单的扩散和波动的一维界面验证。
2015-05-28 cond-mat.stat-mech
Stochastic resetting in underdamped Brownian motion
我们考虑一个单一的布朗粒子在一维介质中在一个恒定的温度在欠阻尼制度。我们随机重置布朗粒子的位置到一个固定的点在空间中的一个恒定的速率$r$，而它的速度的演变与粒子的位置和随机重置机制无关。研究了该模型系统位置分布的非平衡稳态。进一步研究了粒子在有限时间内的位置分布和非平衡稳态随时间的分布。数值模拟验证了分析结果。
2018-12-18 cond-mat.stat-mech
Survival and extreme statistics of work, heat, and entropy production in steady-state heat engines
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (UIB-CSIC)（跨学科物理与复杂系统研究所）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information IQOQI, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；ICTP - The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）
研究推导了稳态热机中随机工作提取和环境热量耗散的有限时间生存概率的通用界限，并确定了时间依赖阈值的估计，这些阈值在给定概率下不被超越。长期情况下，最紧的阈值与随机熵产的大偏差函数成正比，扩展了熵产的martingale理论，并通过随机光电装置的数值模拟验证了主要结果。
2022-01-18 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Steady State in Open Quantum Systems: Influence Action, Stochastic Equation and Power Balance
非平衡系统定态的存在唯一性问题是统计力学研究的一个重要课题。对于高斯系统，例如一端与热浴相连的谐振子链，以及特定条件下的非谐振子，明确的答案以已证明的定理的形式存在。在量子多体系统中解决这个问题对目前来说是一个挑战。在这项工作中，我们解决这个问题，推导出的随机方程的减少系统与自洽的反作用从两个浴，计算能量流从一个浴链到另一个浴，并表现出一个功率平衡关系的总（链+浴）系统，这证明了存在一个NESS在这个系统中在晚些时候。它对链的初始条件的不敏感性证实了它的唯一性。本文采用的泛函方法是利用影响泛函、粗粒度随机有效作用量，导出随机方程，计算开放量子系统中物理变量的平均值。这包括取系统量子算符的期望值和粗粒度环境中随机变量的分布平均值。该方法虽然形式上比较正式，但结构紧凑，功能完备.它也可以很容易地容纳微扰技术和图形方法从场论。总之，它提供了一个坚实的平台，进行系统的研究开放量子系统的非平衡动力学和量子热力学。
2014-06-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Dynamics Toward the Steady State of Self-Gravitating Systems
我们将建立一个理论，它可以解释向稳态自引力系统（SGS）的动力学，其中许多粒子通过引力相互作用。宇宙中SGS的真实例子是球状星团和星系。这个想法是代表一种相互作用，通过这种相互作用，系统中的一个粒子受到一种特殊的随机力的影响。也就是说，我们将使用一个特殊的朗之万方程，就像正常的朗之万方程可以揭示麦克斯韦-玻尔兹曼分布所描述的稳态的动力学一样。然而，我们不能在没有任何证据的情况下将随机性引入系统。然后，我们必须确认每个轨道确实是随机的。当然，从观测中了解球状星团中恒星的轨道是不可能的。因此，我们使用数值模拟。通过对SGS的数值模拟，我们使用随机噪声的理由变得清晰。特殊的朗之万方程包括加性和乘性噪声。通过使用随机过程，我们推导出SGS的非麦克斯韦分布，特别是在核心周围。数密度可以通过对应于随机过程的Fokker-Planck方程的稳态解来获得。通过调节摩擦系数和乘性噪声的强度，我们发现核周围的数密度与密度分布相等。此外，我们还证明了我们的模型可以应用于具有较重粒子的系统，对应于球状星团中的黑洞。
2011-08-07 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
Dynamics of condensate formation in stochastic transport with pair-factorized steady states: Nucleation and coarsening time scales
驱动扩散系统，如零程过程（ZRP）和对分解稳态（PFSS）随机输运过程是通用的工具，使自己的研究在一般水平上的传输现象。虽然它们的数学结构足够简单，可以进行重要的分析处理，但它们提供了各种有趣的现象。在适当的动力学条件下，ZRP和PFSS模型具有凝聚过渡的特征，其中对于超临界密度，平移对称性自发地断裂，多余的粒子分别形成单点或空间扩展的凝聚物。在本文中，我们数值研究了典型的时间尺度的两个阶段的凝聚过程：核化和粗化。成核是冷凝的第一阶段，其中本体系统松弛到其静止分布并且液滴核在系统中形成。这些液滴然后逐渐生长或蒸发的粗化制度，最终在一个单一的冷凝物时，系统最终弛豫到静止状态。我们使用的ZRP冷凝模型讨论的成核时间尺度的估计方法的选择和目前的标度指数的ZRP和PFSS冷凝模型的选择，典型的液滴质量。然后，我们继续提出的标度指数的粗化制度的ZRP的部分不对称动力学和对称和不对称动力学的PFSS模型。
2016-07-26 cond-mat.stat-mech
Stochastic order parameter dynamics for phase coexistence in heat conduction
本文提出了一个描述稳态热传导中平衡态附近相共存的随机序参量方程。通过分析具有非平衡绝热边界条件的随机动力学，其中总能量随时间守恒，我们推导出一个变分原理，确定在非平衡稳态的热力学性质。由此得到的变分原理表明，当有序区的热导率小于（大于）无序区的热导率时，有序区和无序区之间的界面温度变得大于（小于）线性响应区的平衡转变温度。这意味着在界面附近出现过热有序（过冷无序）态，这是[N. Nakagawa和S.- I.李文，稳态热传导中的气液相变，物理学报。{ \bf 119}，260602，（2017）.]
2020-11-30 cond-mat.stat-mech
Invariants of motion with stochastic resetting and space-time coupled returns
随机重置下的运动用于模拟物理学和其他领域的无数过程，但在迄今为止研究的大多数情况下，重置到原点被假设为零时间或与重置时刻的空间位置解耦的时间。然而，在我们的世界里，从一个地方到另一个地方总是需要时间，更远的地方需要更多的时间才能到达。因此，我们开始扩展随机重置理论，使其能够解释这种固有的时空耦合。我们考虑一个粒子，它从原点开始，遵循一定的随机运动规律，直到在某个随机时间被打断。然后，粒子通过规定的协议返回原点。我们研究了这个模型，并惊讶地发现，形状的稳态分布的随机运动阶段不依赖于返回协议。然后，这种形状不变性产生了一个简单的，通用的，完整的稳态分布的计算配方。几个案例研究进行了分析，一类过程的稳态是完全不变的速度返回。对于这一类的过程，我们恢复相同的稳态获得复位与瞬时回报-无论实际返回速度是高还是低。我们的工作显着扩展了以前的结果与随机重置运动，并有望在统计，化学和生物物理学中找到各种应用。
2019-08-01 cond-mat.stat-mech
Diffusion with doubly stochastic resetting
本文研究重置速率随时间波动并独立弛豫的双重随机重置扩散，给出精确稳态解并识别三类空间区域，阐明瞬时速率、平均速率与弛豫时间对非平衡稳态的共同决定作用。
2025-09-29 cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of chemical reaction networks
对于由主方程描述的化学反应网络，我们定义了能量和熵的随机轨迹，并开发了一个一致的非平衡态热力学描述沿一个单一的随机轨迹的反应事件。类似能量平衡的第一定律涉及每个反应的内能、应用（化学）功和耗散热。沿着单个轨迹的熵产生涉及网络本身的熵和介质的熵的变化之和。后者由通过第一定律确定的交换热给出。总熵产生的约束下的网络任意驱动的时间相关的速率和详细的波动定理在稳态网络的积分波动定理。进一步的精确关系，如广义Jarzynski关系和广义克劳修斯不等式进行了讨论。我们说明了这些结果的三物种循环反应网络，表现出非平衡稳态以及不同的稳定状态之间的过渡。
2006-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long range correlations in stochastic transport with energy and momentum conservation
我们考虑一个简单的一维随机热输运模型，该模型局部保持能量和动量，并耦合到两端具有不同温度的热源。对稳态进行了分析，发现该模型在有限导热系数下服从傅里叶定律。在无限长的极限下，稳定状态由平衡吉布斯状态局部描述。然而，有限尺寸的修正，这一局部平衡态。我们通过计算动量的就地涨落和动量与能量的两点关联来分析这些有限尺寸修正。这些相关性是长程的，并具有显式计算的标度形式。我们还介绍了一个多车道的模型，其中相关性消失在稳定状态。在大长度的限制下，计算了在这个模型中的局部平衡的偏差，表示在现场的动量波动。
2015-10-08 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Steady State and Heat Transport in Nonlinear Open Quantum Systems: Stochastic Influence Action and Functional Perturbative Analysis
本文通过对弱非线性开放量子系统的非平衡动力学的微扰分析，证明了系统的非平衡稳态的存在性。在Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou（FPUT）模型中，我们考虑了一个包含三种非谐性的振子链：三次$α$型和四次$β$型最近振子相互作用以及四次Klein-Gordon（KG）自相互作用.在弱非线性的假设下，引入随机影响作用量方法，得到了链上不同结点的能量流。所得的形式结果可用于弱非线性量子系统的量子输运问题。对于$α$型非谐性，我们观察到，一阶修正不起任何作用的热输运的NESS的配置，我们认为。对于KG和$β$型非谐性，我们明确地计算出两个弱非线性耦合振子的情况，结果可扩展到任何数量的振子。我们研究了后期的能量流从一个热浴到另一个通过耦合振荡器，并表明，零阶和一阶的贡献的能量流成为常数的时间在后期，信号存在的后期NESS一阶非线性。我们的微扰计算提供了非线性开放量子系统非线性强度的测量，这可能有助于控制不同于或接近线性输运的介观热输运。此外，我们的研究结果也为模拟热传输的数值挑战提供了基准。在电路QED平台上，我们的设计和预测可以通过研究大约瑟夫森能量极限下的约瑟夫森结阵列中的热流来实现和验证。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
Coupled nonlinear stochastic differential equations generating arbitrary distributed observable with 1/f noise
非线性随机微分方程提供了产生1/f噪声的数学模型之一。然而，作为1/f噪声源的单个方程的缺点是需要信号的幂律稳态概率密度。在本文中，我们推广了这个模型，提出了一个系统的两个耦合的非线性随机微分方程。这些方程是从实现1/f噪声所需的缩放特性导出的。第一个方程描述信号的变化，而第二个方程表示波动的变化率。所提出的耦合随机微分方程使我们能够在很宽的频率范围内获得1/f谱以及信号的几乎任意的稳态密度。
2016-03-09 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium Statistical Mechanics of Anharmonic Crystals with Self-consistent Stochastic Reservoirs
我们考虑一个d维晶体与任意的谐波相互作用和非谐的现场潜力，与随机朗之万热浴在每个网站。我们开发了一个积分形式主义的关联函数，是适合于研究他们的松弛（时间衰减），以及他们在空间中的行为。此外，在微扰分析中，对于具有弱耦合和小的四次非谐性的一维系统，我们研究了稳态，并表明傅立叶定律成立。我们还得到了一个表达式的热导率（任意相邻的相互作用），并给出了在稳态下的温度分布。
2004-06-21 cond-mat.stat-mech
Predicting State Transitions in Autonomous Nonlinear Bistable Systems with Hidden Stochasticity
针对双稳态自主系统状态跃迁现有估计方法不准、蒙特卡洛模拟成本高的问题，提出考虑非线性漂移和状态相关白噪声的扩展Eyring-Kramers公式，适配隐式噪声场景，在工业电子案例中精度优于现有非蒙特卡洛方法。
2024-05-13 cond-mat.stat-mech
A stochastic model of long-range interacting particles
我们介绍了一个模型的远程相互作用粒子的随机蒙特卡罗动力学下，在其中可能的增加或减少的动态变量的值被接受与预先分配的概率。对于对称增量，系统在长时间内稳定到吉布斯平衡态，而对于非对称更新，稳定态是不平衡的。对于热力学极限下的Fokker-Planck动力学，我们精确计算了非平衡稳态下的相空间分布，发现它在平衡极限下有一个非平凡的形式，可以约化为我们熟悉的Gibbsian测度.
2013-11-08 cond-mat.stat-mech
Non-Analytic Non-Equilibrium Field Theory: Stochastic Reheating of the Ising Model
多体非平衡定态可以用朗道-金兹伯格理论来描述，如果允许势中有非解析项的话。我们通过计算伊辛磁体与热浴接触并经历随机再加热的情况来证实这一说法：它在随机时间被重置为顺磁体。通过随机场论和蒙特卡罗模拟的结合，我们揭示了通常的$φ^4$势是如何被内禀非平衡性质的非解析算子变形的。我们证明了它们的红外相关性在低温下的重整化组分析的非平衡稳态。平衡铁磁固定点，从而不稳定的随机再加热，我们确定了新的非平衡固定点。
2020-12-18 cond-mat.stat-mech
Stochastic Dynamical Structure (SDS) of Nonequilibrium Processes in the Absence of Detailed Balance. IV: Emerging of Stochastic Dynamical Equalities and Steady State Thermodynamics from Darwinian Dynamics
本文是第四篇，也是最后一篇关于解决非平衡过程中缺少细致平衡问题的文章。这是一种基于另一种已知的普遍动力学的方法：达尔文和华莱士首先提出的进化动力学（本文称之为达尔文动力学）在生物学中已被证明是普遍有效的：统计力学和热力学在物理学中取得了巨大的成功，但一直处于缺乏一致的动力学理解的尴尬境地;在这里，我们提出了从形式的角度来看，热力学和达尔文动力学和一些相关的主题之间的联系的探索。我们首先证明了达尔文动力学的随机性意味着存在温度，从而得到Boltzmann-Gibbs型正则分布。热力学第二定律在相对熵的意义下，不需要细致平衡条件就能得到动态的证明，且与系统的大小无关。特别地，负责打破细致平衡条件的动力学分量对相对熵的变化没有贡献。本文详细讨论了两类随机动力学方程：一类是基于Feynman-Kac公式的随机动力学方程，另一类是Einstein关系的推广。两者都可以直接进行实验测试。我们的论证表明，达尔文动力学在逻辑上代表了统计力学和热力学的一个简单而直接的起点，并且与主导物理科学的保守动力学是互补和一致的。目前的探索表明，存在一个统一的随机动力学框架附近和远离平衡。
2008-06-01 cond-mat.other cond-mat.stat-mech math.DS
Variational time reversal for free energy estimation in nonequilibrium steady states
该研究针对非平衡稳态系统自由能估计问题，建立Kawasaki-Crooks等式变体，提出基于随机控制理论的变分评估方法，在受驱与活性物质模型序参量分布估计中精度优于微扰方法。
2024-08-12 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Classical Orbital Magnetic Moment in a Dissipative Stochastic System
本文给出了双谐约束在一个平面内的带电经典粒子的耗散-随机动力学的解析解，该平面内有一个垂直于平面的均匀静态磁场。随机动力学给出了一个稳定的状态，在长时间的限制。我们已经研究了轨道磁效应的引入参数化的偏差（$η$ -1）从第二波动耗散（II-FD）的关系，连接驱动噪声和摩擦记忆内核的标准朗之万动力学。本文的主要结果是：运动的带电粒子在稳态下产生有限的轨道磁矩，随着参数$η$的变化，磁矩呈现出从顺磁符号到反磁符号的交叉。对于$η= 1$，它是零，这使得稳态对应于平衡，这是应该的。轨道磁矩的大小是外加磁场的非单调函数，在无限大和无限小的磁场的极限下趋于零。这些结果的背景下，经典的玻尔-范Leeuwen定理的经典轨道抗磁性的情况下进行了讨论。并对可能的实现进行了简要的讨论。
2012-08-07 cond-mat.stat-mech
Non-Equilibrium Currents in Stochastic Field Theories: a Geometric Insight
本文介绍一种新的形式主义来研究随机场论中的非平衡稳态电流。我们表明，广义的外部衍生功能空间允许识别子空间中的系统进行局部旋转。反过来，这允许预测这些抽象概率流的真实物理空间中的对应物。结果的情况下，主动模型B进行motility-induced相分离，这是已知的平衡，但其稳态电流尚未被观察到，以及KPZ方程。我们定位和测量这些电流，并表明它们表现在真实空间中的传播模式本地化的领域的非零梯度的区域。
2022-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Homogeneous steady states in a granular fluid driven by a stochastic bath with friction
分析了由Enskog-Boltzmann动力学方程描述的光滑非弹性硬球或硬盘颗粒流的均匀状态。颗粒状气体在随机力和拖曳力的作用下被流化。这两种力的联合作用，均匀地作用在颗粒气体上，试图模仿一组粒子与周围流体的相互作用。第一个随机力使系统热化，提供必要的能量回收以使系统始终保持在其气体状态，而第二个力允许我们模仿周围流体粘度的作用。在瞬态状态之后，气体达到以\emph{scaled}分布函数$φ$为特征的稳定状态，该分布函数$φ$不仅取决于无量纲速度$\mathbf{c}\equiv \mathbf{v}/v_0$（$v_0$是热速度），而且还取决于无量纲驱动力参数。利用直接模拟Monte Carlo方法研究了$φ$及其第一相关速度矩$a_2$和$a_3$（测量$φ$的非高斯性质）对恢复系数$\al$和驱动参数的依赖性。此外，还将$φ$展开成Sonine多项式，导出了$a_2$和$a_3$的近似形式.即使对于很小的$α$值，上述Sonine系数的理论表达式也与模拟数据吻合得很好。此外，分布函数的三阶展开使得较大速度和非弹性的精度显著提高。结果还表明，非高斯修正的分布函数$φ$小于未驱动的颗粒气体观察到的。
2013-07-22 cond-mat.stat-mech
