非高斯噪声驱动下亚稳态系统跃迁率的指数增长
统计力学
2022-09-01 v2 数据分析、统计与概率
摘要
非高斯噪声影响着许多复杂非平衡系统,尺度跨度很大,如量子器件、活性与生命物质以及金融市场。尽管非高斯噪声无处不在,但其对亚稳态之间激活跃迁的影响迄今尚未被普遍理解,尽管先前工作聚焦于特定噪声类型和标度区。本文针对一类广义非高斯噪声提出统一框架,我们将其定义为任意具有独立平稳增量的有限强度噪声。我们的框架将最优逃逸路径识别为随机作用量的极小值,这使得我们能在弱噪声区推导逃逸速率主导标度的解析结果,推广了传统的阿伦尼乌斯定律(Arrhenius law)。我们表明,与相同噪声强度的高斯情形相比,非高斯噪声通过降低有效势垒总是引发更高效的逃逸。令人惊讶的是,对于广泛的振幅分布类,即使强度无穷小的噪声也能诱导指数级更大的逃逸率。作为潜在原因,我们识别出不连续最小作用量路径的出现,其从亚稳态逃逸涉及有限跳跃。我们通过计算逃逸率的指前因子以及数值模拟证实了此类路径的存在。我们的结果凸显了受热涨落与非热涨落系统的逃逸行为的基本差异,这可被调节以优化亚稳态系统中的开关行为。
引用
@article{arxiv.1501.00374,
title = {Exponential increase of transition rates in metastable systems driven by non-Gaussian noise},
author = {Adrian Baule and Peter Sollich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.00374},
year = {2022}
}