机构名称：
¥ 2.0
麦克斯韦棘轮是自主的有限状态热力学引擎，可实现输入输出信息转换。之前对这些“恶魔”的研究主要集中在它们如何利用环境资源来产生功：它们随机化有序输入，利用增加的香农熵将能量从热库转移到功库，同时遵守刘维尔状态空间动力学和第二定律。然而，到目前为止，正确确定这种功能性热力学操作机制仅限于极少数引擎，这些引擎的信息承载自由度之间的相关性可以精确计算并以封闭形式计算出来——这是一个高度受限的集合。此外，棘轮行为的关键第二个维度在很大程度上被忽略了——棘轮不仅改变环境输入的随机性，其操作还构建和解构模式。为了解决这两个维度，我们采用了动态系统和遍历理论的最新成果，这些理论可以有效而准确地计算一般隐马尔可夫过程的熵率和统计复杂性发散率。与信息处理第二定律相结合，这些方法可以准确地确定具有任意数量状态和转换的有限状态麦克斯韦妖的热力学操作状态。此外，它们还有助于分析给定引擎的结构与随机性之间的权衡。结果大大增强了对信息引擎的信息处理能力的视角。作为应用，我们对 Mandal-Jarzynski 棘轮进行了彻底的分析，表明它具有不可数无限的有效状态空间。
麦克斯韦棘轮的功能热力学
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