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February 2022 Orthogonal polynomial duality of boundary driven particle systems and non-equilibrium correlations
Simone Floreani, Frank Redig, Federico Sau
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Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 58(1): 220-247 (February 2022). DOI: 10.1214/21-AIHP1163


We consider symmetric partial exclusion and inclusion processes in a general graph in contact with reservoirs, where we allow both for edge disorder and well-chosen site disorder. We extend the classical dualities to this context and then we derive new orthogonal polynomial dualities. From the classical dualities, we derive the uniqueness of the non-equilibrium steady state and obtain correlation inequalities. Starting from the orthogonal polynomial dualities, we show universal properties of n-point correlation functions in the non-equilibrium steady state for systems with at most two different reservoir parameters, such as a chain with reservoirs at left and right ends.

Nous considérons des processus d’exclusion partielle, et des processus d’inclusion sur un graphe général en contact avec des réservoirs. Nous autorisons la présence de inhomogenéités sur les arrêts ainsi que sur les sommets du graph. Nous généralisons les “dualités classiques” dans ce contexte et nous démontrons des nouvelles dualités orthogonales. À partir des dualités classiques, nous démontrons l’unicité de l’état stationnaire non-équilibre, ainsi que des inégalités de corrélation. À partir des dualités orthogonales nous démontrons des propriétés universelles des fonctions de corrélation à n points dans l’état stationnaire non-équilibre pour des systèmes avec deux paramètres de réservoirs inégaux, comme par exemple une chaîne avec des réservoirs à droite et à gauche.


The authors would like to thank Gioia Carinci and Cristian Giardinà for useful discussions. F.R. and S.F. thank Jean-René Chazottes for a stay at CPHT (Institut Polytechnique de Paris), in the realm of Chaire d’Alembert (Paris-Saclay University), where part of this work was performed. S.F. acknowledges Simona Villa for her support in creating the picture. S.F. acknowledges financial support from NWO via the grant TOP1.17.019. F.S. acknowledges financial support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie-Skłodowska-Curie grant agreement No. 754411.


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Simone Floreani. Frank Redig. Federico Sau. "Orthogonal polynomial duality of boundary driven particle systems and non-equilibrium correlations." Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 58 (1) 220 - 247, February 2022.


Received: 16 July 2020; Revised: 7 December 2020; Accepted: 12 February 2021; Published: February 2022
First available in Project Euclid: 2 February 2022

Digital Object Identifier: 10.1214/21-AIHP1163

Primary: 60K35 , 60K37 , 82C22 , 82C23

Keywords: boundary driven systems , Duality , interacting particle systems , Non-equilibrium stationary correlations , non-equilibrium stationary measure , Orthogonal polynomial duality , Symmetric exclusion process , symmetric inclusion process

Rights: Copyright © 2022 Association des Publications de l’Institut Henri Poincaré


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Vol.58 • No. 1 • February 2022
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