Feedback Brownian Ratchets and information

Resumen

Las ratchets o motores brownianos pueden verse como controladores que actúan sobre sistemas estocásticos con el objetivo de inducir movimiento neto a través de la rectificación de las fluctuaciones. En la presente tesis investigamos ratchets de ciclo cerrado o retroalimentadas, que son aquellas ratchets cuyo mecanismo de rectificación depende explícitamente del estado del sistema. Hemos analizado la dinámica y el rendimiento de ratchets con control retroalimentado centrándonos en lo que las caracteriza, a saber, el uso de la información sobre el estado del sistema. Hemos mostrado que este uso de la información permite a las ratchets de ciclo cerrado incrementar el rendimiento sobre sus análogas de ciclo abierto. Además, la investigación sobre los efectos del retardo temporal en la retroalimentación nos revela una dinámica rica que exhibe multiestabilidad e inversiones de corriente. Estos estudios que hemos hecho sobre los efectos del retardo temporal junto con los efectos de ruidos en el control retroalimentado nos muestran la viabilidad de realizaciones experimentales de las ratchets retroalimentadas. También hemos encontrado que la combinación de una fuerza oscilante de media cero con el mecanismo de control conduce al máximo flujo que se ha obtenido en una ratchet sin un sesgo a priori. Por otra parte, en esta tesis hemos completado la termodinámica de sistemas generales con control retroalimentado calculando la reducción de entropía cuando el sistema es operado repetidamente por el controlador. Este era el ingrediente que faltaba para establecer la termodinámica de los sitemas con control retroalimentado, y en particular de los demonios de Maxwell. Finalmente, presentamos algunas cuestiones todavía abiertas y futuras perspectivas en el emergente campo de las ratchets retroalimentadas.