信息-热力学引擎性能的普适界限

我们从信息热力学的视角研究信息处理系统性能的 fundamental limits。首先将热力学不确定性关系（TUR）推广至子系统。具体而言，对于由感兴趣系统 X 与辅助系统 Y 组成的 bipartite 复合系统，我们证明 X 的任意电流的相对涨落不仅由与 X 相关的熵产生下界限制，还由 X 与 Y 之间的信息流下界限制。作为该 bipartite TUR 的直接结果，我们证明了在辅助系统快速弛豫极限下，信息-热力学引擎的输出功率与效率之间存在普适的权衡关系。在此极限下，我们进一步证明即便存在信息流，Gallavotti-Cohen 对称性也得到满足。该对称性导致了线性响应 regime 中信息流涨落与熵产生之间的普适关系。我们用简单例子说明这些结果：耦合量子点与耦合线性过阻尼朗之万方程。有趣的是，在后者情况下，即便远非平衡，bipartite TUR 的等式也得以实现，这是与标准 TUR 非常不同的性质。我们的结果将适用于包括生物系统在内的广泛系统，从而为生物系统的设计原理提供见解。