Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2412.18777

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2412.18777 (cond-mat)
[提交于 2024年12月25日 (v1) ,最后修订 2025年1月21日 (此版本, v2)]

标题: 转移熵和双磁子系统中的信息流

标题: Transfer entropy and flow of information in two-skyrmion system

Authors:Tenta Tani, Soma Miki, Hiroki Mori, Minori Goto, Yoshishige Suzuki, Eiiti Tamura
摘要: 我们理论研究了在有限温度下被限制在一个盒子中的相互作用的两个skyrmion系统中的信息流动。 使用基于Thiele-Langevin方程的数值模拟,我们证明skyrmion运动不能完全由主方程描述,突显了该系统的简单性及其非平凡的动力学特性。 特别是,由于skyrmion的螺旋运动,即使在平衡状态下我们也发现信息流动的不对称性,这通过详细平衡条件的破坏得到证实。 我们利用包括香农熵、互信息和转移熵在内的信息理论量来分析这个新奇的系统。 通过这些分析,阐明了转移熵作为信息流动度量的物理意义,这一意义在以前的研究中被忽视了。 值得注意的是,作为时间延迟函数的转移熵的峰值位置似乎与两个skyrmion之间的相互作用范围无关,但与盒子大小有关。 这个峰值对应于改变skyrmion状态所需的时间:盒子大小除以skyrmion的平均速度。 我们可以理解信息传输时间包括获取互信息的时间和写入信息的时间。 由于在这个两skyrmion系统中揭示了不寻常的信息不对称循环,它可能成为未来利用信息流动进行自然计算的独特平台,包括更高效机器学习算法的应用。
摘要: We theoretically investigate the flow of information in an interacting two-skyrmion system confined in a box at finite temperature. Using numerical simulations based on the Thiele-Langevin equation, we demonstrate that the skyrmion motion cannot be fully described by the master equation, highlighting the system's simplicity with its nontrivial dynamics. Particularly, due to the chiral motion of skyrmion, we find asymmetric flow of information even in equilibrium, which is demonstrated by the violation of the detailed balance condition. We analyze this novel system using information-theoretical quantities including Shannon entropy, mutual information, and transfer entropy. By the analyses, the physical significance of transfer entropy as a measure of flow of information, which has been overlooked in previous studies, is elucidated. Notably, the peak position of the transfer entropy, as a function of time delay, is found to be independent of the interaction range between the two skyrmions yet dependent on the box size. This peak corresponds to the characteristic time required for changing the skyrmion state: the box size divided by the average velocity of skyrmions. We can understand that the information transmission time consists of the time to obtain mutual information and the time to write the information. Since the unusual asymmetric circulation of information is revealed in this two-skyrmion system, it can be a unique platform for future applications to natural computing using flow of information, including more efficient machine learning algorithm.
评论: 13页,8图
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall)
引用方式: arXiv:2412.18777 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2412.18777v2 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.18777
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Tenta Tani [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2024 年 12 月 25 日 04:42:14 UTC (1,511 KB)
[v2] 星期二, 2025 年 1 月 21 日 05:11:04 UTC (1,779 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.mes-hall
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-12
切换浏览方式为:
cond-mat

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号