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非平衡稳态的逆设计:一种大偏差方法

统计力学 2021-02-10 v3 化学物理

摘要

小规模非平衡稳态(NESS)的设计是一个具有挑战性的开放性问题。虽然类似的平衡问题可使用标准热力学处理,但缺乏非平衡系统的广义描述,使得设计问题尤为困难。此处我们展示可以利用布朗粒子的大偏差行为,设计各种几何复杂的稳态密度分布和通量场流动。我们通过对经验密度和流动联合大偏差泛函的直接认知,以及通过可调力场参数对期望目标状态的“松弛”算法,实现该设计目标。我们通过复现解析结果验证该方法,并展示其生成复杂指定目标的能力,如平面上的玫瑰曲线或多边形形状。我们认为这种动力学涨落方法是迈向设计更复杂NESS的第一步,而后者尚缺乏通用框架。

关键词

引用

@article{arxiv.2010.08740,
  title  = {Inverse Design of Non-Equilibrium Steady-States: A Large Deviation Approach},
  author = {William D. Piñeros and Tsvi Tlusty},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.08740},
  year   = {2021}
}

备注

9 pages; 4 figures; Supplementary information; v3: fixed processing issue in v2