布朗热力学中的最优协议与普适时间-能量界

我们提出一种优化策略，用于控制从一个热平衡转移到另一热平衡的随机系统的动力学，并在实验上将其应用于光阱中受压的布朗粒子。基于将转移时长与所做功同等对待的变分原理，我们的策略导出一类协议，它们要么在给定时长下最优廉价，要么在给定能量代价下最优快速。该方法揭示了转移时长与所做功之间的普适关系 $\Delta t\,\Delta W \ge (\Delta t\,\Delta W)_{\rm opt}$。我们通过实验验证，仅当使用优化协议时才能达到该下界。