Co to jest pikosekunda?

Picosecond jest jedna bilionna sekundy. Jest to miara czasu, która wchodzi w grę z rodzajami technologii, takimi jak lasery, mikroprocesory i inne komponenty elektroniczne, które działają z wyjątkowo szybkimi prędkościami. Badania fizyki jądrowej obejmują również pomiary, które zbliżają się do zakresu pikosekund, a także powiązane obrazowanie medycyny jądrowej za pomocą pozytronowej tomografii emisyjnej (PET). Komputery osobiste stopniowo zbliżają się do prędkości, w której można wykonać pojedyncze obliczenia w pikosekundzie. Komputer domowy z mikroprocesorem, który działa w trzech Gigahertz, działa na trzy miliardy cykli na sekundę. Oznacza to, że wykonanie pojedynczej operacji binarnej zajmuje około 330 pikosekund.

Superkomputery w Stanach Zjednoczonych i Chinach już przekraczają pikosekundę na prędkości operacyjne. Jeden z najszybszych superkomputerów w USA może wykonywać 360 bilionów operacji na sekundę, co jest nieco szybsze niż jedna operacja na pikosekundę. Chiny ujawniły supercoMPuter w 2010 r., Który był w stanie wykonywać 2,5 PEAFLOPS na sekundę, czyli 2,5 kwadrylionu operacji co sekundę, co oznacza, że ​​każdy pikosekund, optymalnie wykonuje 2500 obliczeń.

Lasery

Zaprojektowane do działania w zakresie pikosekundowym emitują światło pulsujące każde do kilku dziesiątek pikosekund w czasie. Istnieje kilka rodzajów konstrukcji laserowych, które mogą działać przy tych prędkościach, w tym lasery w stanie stałym, lasery światłowodowe i lasery z przełączaniem Q. Każdy model jest zbudowany na pikosekundowej diodzie, która może być zamykana w trybie lub zysk, zmieniając prędkości tętna z nanosekundowych prędkości, które mają miliardów sekundy, do co najmniej dziesięć razy szybciej w zasięgu 100s pikosekund.

Chociaż takie ultra szybkie lasery są trudne do wyobrażenia, istnieje jeszcze szybszy poziom modeli. Picosekundowy laser pulsowy jest 1000 razy wolniejszy niż laser femtosekundowy. To sprawia, że ​​pikosekundowe projektyMniej najnowocześniejsze i znacznie bardziej ekonomiczne dla zastosowań, takich jak mikro-maszyna komponentów. Oba rodzaje laserów mają podobny poziom wydajności dla zadań, z którymi są one zadane.

W dziedzinie medycyny nuklearnej maszyna dla zwierząt domowych buduje obraz przez promienie gamma oddziałujące ze scyntylującymi kryształami, aby wytwarzać elektrony Compton przy optymalnych prędkościach około 170 pikosekund. W rzeczywistości jest to zwykle znacznie wolniejsze i zajmuje około 1 do 2 nanosekund długości na cząstkę emisji. Badania czasu lotu PET (TOFPET) próbują skrócić czas lotu do poniżej 300 pikosekund, poprzez ulepszenia fotodetektorów, samych scyntylujących kryształów i powiązanej elektroniki. Chociaż te prędkości są już niezwykle szybkie, rekonstrukcja obrazu ludzkich obszarów ciała z tych emisji jest powolnym, czasochłonnym procesem, który często zajmuje kilka dni.