論文の概要: A framework for fluctuating times and counting observables in stochastic excursions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.05160v1
• Date: Thu, 05 Jun 2025 15:38:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-06 21:53:49.789508
• Title: A framework for fluctuating times and counting observables in stochastic excursions
• Title（参考訳）: 確率的探索における時間変動と可観測物の数え方
• Authors: Guilherme Fiusa, Pedro E. Harunari, Abhaya S. Hegde, Gabriel T. Landi,
• Abstract要約: 探索関連量を効率的に計算する方法に関する技術的結果を提供する。 抽出統計は全計数統計結果を復元し, 観測可能な観測値の変動と定常状態拡散係数(ノイズ)の関係を明らかにする。 さらに, 3ビット吸収冷凍機, 細胞センシング, 生死過程の3つの問題に対して, 探索解析と実験結果の活用について考察した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Many natural systems exhibit dynamics characterized by alternating phases. Describing the fluctuations of such systems over stochastic trajectories is necessary across diverse fields, from biological motors to quantum thermal machines. In an accompanying Letter, we introduced the notion of stochastic excursions -- a framework to analyze far from equilibrium processes via sub-trajectories. Through counting observables, this framework captures finite-time fluctuations and trajectory-level behavior, which provides insights into thermodynamical trade-offs between thermodynamic quantities of interest, such as entropy production and dynamical activity. In this work, we enhance this formalism by providing a suite of technical results on how to efficiently compute excursion-related quantities. Our analytical results provide explicit formulas for general moments of counting variables and excursion duration, as well as their covariance and conditional moments. We show that excursion statistics recover full counting statistics results, and uncover a relation between fluctuations of counting observables at single-excursion level and the steady state diffusion coefficient (noise). We also discuss a fluctuation theorem for individual excursions. In addition, we explore how analyzing excursions and using the results developed here can yield insights into three problems of interest: the three-qubit absorption refrigerator, cellular sensing, and birth-and-death processes.
• Abstract（参考訳）: 多くの自然系は交互相を特徴とするダイナミクスを示す。 確率軌道上の系の変動を記述することは、生体モーターから量子熱機械まで様々な分野において必要である。 付随するレターで、我々は確率的外挿の概念を導入しました。これは、サブ軌道を通して平衡過程から遠くまで分析するフレームワークです。 観測可能な物質を数えることで、このフレームワークは有限時間変動と軌道レベルの挙動を捉え、エントロピー生成や動的活動のような熱力学的量の熱力学的トレードオフに関する洞察を提供する。 本研究では,このフォーマリズムを,探索関連量の効率的な計算方法に関する一連の技術的結果を提供することにより強化する。 解析結果から,変数の数え方や抽出期間,共分散や条件モーメントの定式化が得られた。 その結果, 観測可能な観測値の変動と定常状態拡散係数(ノイズ)の関係を明らかにすることができた。 また、個々の探索に対するゆらぎ定理についても論じる。 さらに, 3ビット吸収冷凍機, 細胞センシング, 生死過程の3つの問題に対して, 探索解析と実験結果の活用について考察した。

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