Lévy 噪声驱动 metastable 系统中跃迁速率的指数加速

Lévy 噪声影响着跨尺度的非平衡系统，包括量子器件、活生物体及金融市场。尽管此类噪声广泛存在，但其对 metastable 状态之间激活跃迁的总体影响仍不明确，尽管已有研究探讨了特定噪声形式和缩放极限。在本工作中，我们引入了以有限强度和独立平稳增量为特征的 Lévy 噪声统一框架。通过识别最可能的跃迁路径作为随机作用函数的最小化者，推导了弱噪声下跃迁速率的解析标度规律，从而拓展了经典 Arrhenius 定律。我们的结果表明，Lévy 噪声通过降低有效势垒，普遍性地提高了跃迁效率，相较于强度相同的高斯噪声效果更佳。显著的是，即便是极弱的 Lévy 噪声也能在广泛的�幅分布范围内指数性地提高跃迁速率。这一现象源于跃迁路径呈现离散性质，跃迁通过有限跳跃实现。我们通过累积生成函数、路径积分表示、首次到达时间及数值仿真验证了这些路径。我们的发现揭示了热力学与无热力学涨动下逃逸动力学的根本差异，为通过工程化噪声特性优化 metastable 系统中的开关过程提供了新策略。