物質の性質を温度や圧力などの巨視的な現象と、原子や分子の微視的な振る舞いを結びつけるのが統計力学です。この分野では、無数の粒子が織りなす複雑な集団行動から、熱や圧力といった日常の物理法則がどのように導き出されるかを解明します。

Gist.Science では、arXiv に投稿された統計力学関連の最新プレプリントをすべて対象に、専門家が執筆した平易な解説と詳細な技術的サマリーを提供しています。複雑な数式に囲まれた研究を、誰もが理解できる形に翻訳することで、科学の最前線を広く共有することを目指しています。

以下に、統計力学の分野から選り抜かれた最新の論文リストを掲載します。

Factorization Machine with Quadratic-Optimization Annealing for RNA Inverse Folding and Evaluation of Binary-Integer Encoding and Nucleotide Assignment

本論文は、RNA 逆折りたたみ問題に対してファクター化機械と二次最適化アニーリング(FMQA)を適用する新たな枠組みを提案し、整数からヌクレオチドへの割り当てや二値整数符号化の手法が解の品質に与える影響を分析した結果、ドメインウォール符号化と特定の塩基割り当てが熱力学的に安定な構造の獲得に有効であることを示した。

Shuta Kikuchi, Shu Tanaka2026-02-19🔬 cond-mat

On the principal eigenvectors of random Markov matrices

この論文は、ランダムな重み付き完全有向グラフ上の連続時間および離散時間ランダムウォークの不変分布(主左固有ベクトル)を解析し、エッジの重みが特定のモーメント条件を満たす場合、その分布が頂点の重みに反比例する分布や一様分布にそれぞれ収束することを示しています。

Jacob Calvert, Frank den Hollander, Dana Randall2026-02-18🔬 cond-mat

Harnessing higher-dimensional fluctuations in an information engine

この論文は、重力方向と垂直な方向の熱揺らぎをフィードバック冷却によって利用することで、外部仕事なしに重力ポテンシャルエネルギーを最大限に抽出する情報エンジンが、垂直方向の測定なしでも高い性能を発揮し、Szilard エンジンと類似したモジュール化された設計を実現することを示しています。

Antonio Patrón Castro, John Bechhoefer, David A. Sivak2026-02-18🔬 cond-mat

Statistical Mechanics of the Sub-Optimal Transport

本論文は、最適輸送問題におけるエントロピーとコストの競合を記述する「準最適輸送モデル」の平均場理論を構築し、熱力学的極限における自由エネルギーの解析的導出と、これが相転移ではなく滑らかな交差であることを示すことで、ゼロ温度極限を超えた統計力学の枠組みを確立した。

Riccardo Piombo, Lorenzo Buffa, Dario Mazzilli, Aurelio Patelli2026-02-18🔬 cond-mat

Deconfinement from Thermal Tensor Networks: Universal CFT signature in (2+1)-dimensional ZN\mathbb{Z}_N lattice gauge theory

この論文は、熱テンソルネットワーク手法を用いて (2+1) 次元 ZN\mathbb{Z}_N 格子ゲージ理論の脱閉じ込め転移を解析し、スベツキー・ヤフェ予想の予測と一致する普遍性クラスや N=5N=5 における中間相の存在を確認するとともに、有限温度の臨界結合定数から N=2,3N=2,3 の零温度脱閉じ込め転移点を決定したことを報告している。

Adwait Naravane, Yuto Sugimoto, Shinichiro Akiyama, Jutho Haegeman, Atsushi Ueda2026-02-18⚛️ hep-lat

Finding the Edge of Chaos in a Ferromagnet: Quantifying the "Complexity" of 2D Ising Phase Transitions with Image Compression

本論文は、アルゴリズム情報理論に基づく画像圧縮を用いて定義した構造複雑性指標が、2 次元イジングモデルの臨界温度においてピークを示すことを数値シミュレーションで実証し、秩序とカオスの境界における複雑性の定量的な検出法を確立したことを報告しています。

Cooper Jacobus2026-02-18🌀 nlin

Dual thermodynamic ensembles, relative entropies, and excess free energy

この論文は、非平衡アンサンブルと平衡アンサンブルとの相対エントロピーが過剰自由エネルギーに対応することは既知であるが、その逆の相対エントロピーはエネルギーとエントロピーの役割が入れ替わった「双対アンサンブル」の過剰自由エネルギーという熱力学的解釈を持つことを示している。

Gavin E. Crooks2026-02-18🔬 cond-mat