信息热力学引擎性能的普适界限
摘要：信息热力学视角下对信息处理系统性能的基本限制进行研究 从信息热力学的角度，我们首先将热力学不确定关系（TUR）扩展到一个子系统。 具体而言，对于由目标系统和辅助系统构成的二分复合系统，我们证明了对于目标系统的任意流量的相对波动不仅受到与目标系统相关的熵产生的下界的限制，还受到两个系统之间的信息流的限制。作为这个二分TUR的直接结果，我们证明了在辅助系统的快速弛豫极限下，信息热力学引擎的输出功率和效率之间存在普遍的权衡关系。在这个极限下，我们进一步证明了即使存在信息流，Gallavotti-Cohen对称性也能得到满足。这个对称性导致线性响应区间中信息流量和熵产生波动之间的普遍关系。我们通过简单的例子：耦合的量子点和耦合的线性过阻尼Langevin方程来说明这些结果。有趣的是，在后一种情况下，即使远离平衡，二分TUR的相等性也能够实现，这与标准的TUR是非常不同的性质。我们的结果适用于多种系统，包括生物系统，从而对生物系统的设计原则提供了深入的见解。
作者：Tomohiro Tanogami, Tan Van Vu, Keiji Saito
论文ID：2305.18914
分类：Statistical Mechanics
分类简称：cond-mat.stat-mech
提交时间：2023-05-31