布朗棘轮和泵普遍模拟多体活性动力学

活性系统可以表现出平衡态所禁止的广泛现象。它们的动力学通常由抽象的局域更新规则指定，并且通常不清楚相同的行为何时可以从物理自然的驱动中产生。在这里，我们展示了两种简单的驱动机制可以普遍模拟自旋系统中的任何局域活性动力学。第一种是熟悉的设置，即时间周期哈密顿量耦合到冷浴，我们称之为“多体布朗泵”。作为第二种机制，我们将布朗棘轮（传统上是一种输运机制）提升为“多体布朗棘轮”：一个静态哈密顿量耦合到热浴和冷浴，由此产生的稳态热流不仅可以用来驱动输运，还可以用来产生局域活性动力学。使用概率元胞自动机作为显式模型，我们证明了对于任何连续时间（或离散时间）局域活性动力学，总是存在一个多体布朗棘轮（或泵），可以近似该动力学，直到噪声为止，该噪声可以通过调整能量尺度和其他参数而任意减弱。作为一个具体演示，我们在双层晶格上构建了一个简单的铁磁Ising棘轮。当两层耦合到不同温度的浴时，即使在对称性破缺场下，该模型也可作为稳健的经典存储器，这在平衡态下是不可能的。更广泛地说，我们的工作表明，棘轮可以利用稳态热流自主产生并稳定新的集体行为，为实现非平衡多体动力学实现了一个新的静态设置。