Vad är ett picosekund?
En picosekund är en biljon till en sekund. Det är ett mått på tiden som spelar in med typer av teknik som lasrar, mikroprocessorer och andra elektroniska komponenter som fungerar med extremt snabba hastigheter. Kärnfysikforskning involverar också mätningar som närmar sig räckvidden för picosekundet, såväl som relaterad kärnmedicinavbildning med hjälp av positronemissionstomografi (PET).
Personliga datorer närmar sig gradvis hastigheten där en enda beräkning kan utföras i ett picosekund. En hemdator med en mikroprocessor som körs på tre Gigahertz utför på tre miljarder cykler per sekund. Detta innebär att det faktiskt tar cirka 330 picosekunder att utföra en enda binär operation.
Superdatorer i USA och Kina överstiger redan picosekund per operationshastigheter. En av de snabbaste superdatorerna i USA kan göra 360 biljoner verksamhet per sekund, vilket är något snabbare än en operation per picosekund. Kina avslöjade en supercoMputer 2010 som kunde utföra 2,5 petaflops per sekund, eller 2,5 kvadrillionoperationer varje sekund, vilket innebär att varje picosekund, det optimalt utför 2500 beräkningar.
lasrar som är utformade för att arbeta inom picosekundområdet avger ljuspulser varje till flera tiotals picosekunder i tid. Det finns flera typer av laserkonstruktioner som kan fungera med dessa hastigheter, inklusive bulkfastillståndslasrar, lägeslåsta fiberlasrar och Q-switched lasrar. Varje modell är byggd på den picosekundiga dioden, som kan vara lägeslåst eller förstärkas, byter pulsfrekvens från nanosekundshastigheter som är i miljarder av en sekund, till minst tio gånger snabbare i 100-talet av picosekunders serie.
Även om sådana ultrasnabba lasrar är svåra att föreställa sig, finns det en ännu snabbare modeller. En picosekund pulslaser är 1 000 gånger långsammare än en femtosekund laser. Detta gör picosekundsdesignerMindre banbrytande, och betydligt mer ekonomiskt för användningar som mikromaskiner av komponenter. Båda typerna av lasrar har liknande nivåer av prestanda för de jobb som de har till uppgift.
Inom kärnmedicinskt fält bygger en husdjurmaskin upp en bild genom gammastrålar som interagerar med scintillerande kristaller för att producera Compton -elektroner med optimala hastigheter på cirka 170 picosekunder. I verkligheten är detta vanligtvis mycket långsammare och tar cirka 1 till 2 nanosekunder i längd per emissionpartikel. Time of Flight Pet (TOFPET) Forskning försöker minska den faktiska flygtiden ner till under 300 picosekunder, genom förbättringar av fotodetektorer, själva de lysande kristallerna och tillhörande elektronik. Även om dessa hastighetshastigheter redan är oerhört snabba, är rekonstruktion av en bild av mänskliga kroppsregioner från dessa utsläpp en långsam, tidskrävande process som ofta tar flera dagar att slutföra.