¿Qué es un picosegundo?
Un picosegundo es un billonésimo de segundo. Es una medida del tiempo que entra en juego con tipos de tecnología, como láseres, microprocesadores y otros componentes electrónicos que funcionan a velocidades extremadamente rápidas. La investigación de física nuclear también implica mediciones que abordan el rango del picosegundo, así como las imágenes de medicina nuclear relacionadas utilizando tomografía de emisión de positrones (PET).
Las computadoras personales se acercan gradualmente a la velocidad donde se puede realizar un solo cálculo en un picosegundo. Una computadora doméstica con un microprocesador que se ejecuta a tres Gigahertz funciona a tres mil millones de ciclos por segundo. Esto significa que en realidad está tomando alrededor de 330 picosegundos para realizar una operación binaria única.
Supercomputadoras en los Estados Unidos y China ya exceden las velocidades de picosegundos por operación. Una de las supercomputadoras más rápidas en los EE. UU. Puede hacer 360 billones de operaciones por segundo, que es un poco más rápida que una operación por picosegundo. China reveló un supercoMUTER en 2010 que era capaz de realizar 2.5 petaflops por segundo, o 2.5 cuadrillones de operaciones cada segundo, lo que significa que cada picosegundo realiza óptimamente 2.500 cálculos.
láseres diseñados para operar en el rango de picosegundos emiten la luz pulsos de cada uno a varias decenas de picosegundos a tiempo. Existen varios tipos de diseños de láser que pueden funcionar a estas velocidades, incluidos los láseres de estado sólido a granel, los láseres de fibra con bloqueo de modo y los láseres de conmutación Q. Cada modelo se basa en el diodo de picosegundos, que se puede bloquear en modo o ganar, cambiando las velocidades de pulso de las velocidades de nanosegundos que están en mil millones de segundos, a al menos diez veces más rápido en el rango de los cientos de picosegundos.
Aunque tales láseres ultra rápido son difíciles de imaginar, existe un nivel de modelos aún más rápido. Un láser de pulso de picosegundos es 1,000 veces más lento que un láser de femtosegundo. Esto hace diseños de picosegundosMenos vanguardista, y considerablemente más económico para usos como el micro-maquinamiento de componentes. Ambos tipos de láseres tienen niveles similares de rendimiento para los trabajos con los que tienen la tarea.
En el campo de la medicina nuclear, una máquina de mascotas desarrolla una imagen a través de los rayos gamma que interactúan con cristales centelleantes para producir electrones de Compton a velocidades óptimas de alrededor de 170 picosegundos. En realidad, esto suele ser mucho más lento y toma aproximadamente 1 a 2 nanosegundos de longitud por partícula de emisión. La investigación de la hora del vuelo de PET (TOFPET) está intentando reducir el tiempo de vuelo real hasta menos de 300 picosegundos, a través de mejoras en fotodetectores, los cristales centelleantes en sí mismo y la electrónica asociada. Aunque estas tasas de velocidad ya son increíblemente rápidas, la reconstrucción de una imagen de las regiones del cuerpo humano de estas emisiones es un proceso lento y lento que a menudo tarda varios días en completarse.