電子回路で容易に実装可能な二重井戸ポテンシャル系における確率共鳴～オペアンプ一個でできる確率共鳴実験

摘要

一個のオペアンプで実現できる二重井戸ポテンシャル系を提案する。まず、提案モデルのダイナミクスからポテンシャルを導出し、この系が双安定性を持つための条件を示す。次いで、この系を用いた確率共鳴のシミュレーション実験を行う。古典的な二重井戸ポテンシャル系における確率共鳴実験と同様に、正弦波入力によりポテンシャル障壁を動的に変化させ（ただし、障壁が残る程度の正弦波入力の振幅を設定する）、さらに、入力に雑音を加える（障壁を超える雑音強度を加える）ことで安定点を移動させる。雑音強度に対する出力のSNR（signal-to-noise ratio）を計算した結果、古典的な二重井戸ポテンシャル系と同様の確率共鳴曲線が得られた。また、オペアンプを用いた電子回路実験により、モデルと同様の確率共鳴現象が起こることを確認した。