論文の概要: Driving rapidly while remaining in control: classical shortcuts from
Hamiltonian to stochastic dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.11102v2
- Date: Thu, 15 Dec 2022 20:54:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 22:32:47.345227
- Title: Driving rapidly while remaining in control: classical shortcuts from
Hamiltonian to stochastic dynamics
- Title（参考訳）: 制御を保ちながら速く運転する:ハミルトンから確率力学への古典的ショートカット
- Authors: David Gu\'ery-Odelin, Christopher Jarzynski, Carlos A. Plata, Antonio
Prados and Emmanuel Trizac
- Abstract要約: 熱力学は、熱、仕事、エントロピー生産という、精巧な概念を再考するための、幅広い枠組みを定めている。
我々は、過度・過度な体制において、有限時間状態を実現するために開発された様々な戦略を概観する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Stochastic thermodynamics lays down a broad framework to revisit the
venerable concepts of heat, work and entropy production for individual
stochastic trajectories of mesoscopic systems. Remarkably, this approach,
relying on stochastic equations of motion, introduces time into the description
of thermodynamic processes -- which opens the way to fine control them. As a
result, the field of finite-time thermodynamics of mesoscopic systems has
blossomed. In this article, after introducing a few concepts of control for
isolated mechanical systems evolving according to deterministic equations of
motion, we review the different strategies that have been developed to realize
finite-time state-to-state transformations in both over and underdamped
regimes, by the proper design of time-dependent control parameters/driving. The
systems under study are stochastic, epitomized by a Brownian object immersed in
a fluid; they are thus strongly coupled to their environment playing the role
of a reservoir. Interestingly, a few of those methods (inverse engineering,
counterdiabatic driving, fast-forward) are directly inspired by their
counterpart in quantum control. The review also analyzes the control through
reservoir engineering. Besides the reachability of a given target state from a
known initial state, the question of the optimal path is discussed. Optimality
is here defined with respect to a cost function, a subject intimately related
to the field of information thermodynamics and the question of speed limit.
Another natural extension discussed deals with the connection between arbitrary
states or non-equilibrium steady states. This field of control in stochastic
thermodynamics enjoys a wealth of applications, ranging from optimal mesoscopic
heat engines to population control in biological systems.
- Abstract（参考訳）: 確率熱力学(Stochastic thermodynamics)は、メソスコピック系の個々の確率軌道に対する熱、仕事、エントロピー生成の精巧な概念を再考するための幅広い枠組みを定めている。
注目すべきは、運動の確率方程式に依存するこのアプローチは、熱力学プロセスの記述に時間を導入し、それらを制御する方法を開くことである。
その結果、メソスコピック系の有限時間熱力学の分野が開花した。
本稿では, 決定論的運動方程式に従って進化する孤立力学系の制御のいくつかの概念を紹介するとともに, 時間依存制御パラメータ/運転の適切な設計により, オーバー・アンド・アンダード・レジームにおいて有限時間状態から状態への変換を実現するために開発された異なる戦略について検討する。
研究中のシステムは確率的であり、流体に浸漬されたブラウン天体によってエピトミー化され、貯水池の役割を担っている環境と強く結びついている。
興味深いことに、これらの方法のいくつか(逆工学、逆ダイアバティック駆動、ファストフォワード)は、量子制御の手法に直接インスパイアされている。
このレビューは貯水池工学を通して制御も分析する。
既知の初期状態から与えられた目標状態の到達可能性に加えて、最適経路の問題を議論する。
ここで、最適性はコスト関数、情報熱力学の分野と速度制限の問題に密接に関連している対象について定義される。
別の自然な拡張は任意の状態と非平衡定常状態の間の接続を扱う。
この確率的熱力学における制御の分野は、最適なメソスコピック熱エンジンから生物系の集団制御まで幅広い応用を享受している。
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