Kas ir pikosekunde?

Personālie datori pamazām tuvojas ātrumam, kad vienu aprēķinu var veikt pikosekundē. Mājas dators ar mikroprocesoru, kas darbojas ar trīs gigahercu frekvenci, veic trīs miljardus ciklu sekundē. Tas nozīmē, ka vienas bināras darbības veikšanai faktiski ir nepieciešamas aptuveni 330 pikosekundes.

Superdatori Amerikas Savienotajās Valstīs un Ķīnā jau pārsniedz pikosekundes darbības ātrumu. Viens no ātrākajiem superdatoriem ASV spēj veikt 360 triljonus darbību sekundē, kas ir nedaudz ātrāk nekā viena darbība pikosekundē. 2010. gadā Ķīna atklāja superdatoru, kas spēja veikt 2.5 petaflopus sekundē jeb 2.5 kvadriljonus operāciju sekundē, kas nozīmē, ka katrā pikosekundē tas optimāli veic 2,500 aprēķinus.

Lāzeri, kas paredzēti darbībai pikosekundu diapazonā, izstaro gaismas impulsus ik pēc vienas līdz vairākiem desmitiem pikosekundu laikā. Ir vairāki lāzeru konstrukciju veidi, kas var darboties ar šiem ātrumiem, tostarp lielapjoma cietvielu lāzeri, režīmā bloķēti šķiedru lāzeri un Q-switched lāzeri. Katrs modelis ir veidots uz pikosekundes diodes, kuru var bloķēt režīmā vai pārslēgt pastiprinājumu, mainot impulsa ātrumu no nanosekundes ātruma, kas ir sekundes miljarddaļās, uz vismaz desmit reižu ātrāku līdz 100 pikosekundu diapazonam.

Lai gan šādus īpaši ātrus lāzerus ir grūti iedomāties, pastāv vēl ātrāks modeļu līmenis. Pikosekundes impulsa lāzers ir 1,000 reižu lēnāks nekā femtosekundes lāzers. Tas padara pikosekundes dizainus mazāk modernus un ievērojami ekonomiskākus tādiem lietojumiem kā komponentu mikroapstrāde. Abiem lāzeru veidiem ir līdzīgs veiktspējas līmenis tiem uzticētajiem darbiem.

Kodolmedicīnas jomā PET iekārta veido attēlu, izmantojot gamma starus, kas mijiedarbojas ar mirgojošiem kristāliem, lai radītu Komptona elektronus ar optimālu ātrumu aptuveni 170 pikosekundes. Patiesībā tas parasti ir daudz lēnāks un aizņem apmēram 1 līdz 2 nanosekundes katrai emisijas daļiņai. Lidojuma laika PET (TOFPET) pētījumi mēģina samazināt faktisko lidojuma laiku līdz zem 300 pikosekundēm, uzlabojot fotodetektorus, pašus mirgojošos kristālus un saistīto elektroniku. Lai gan šie ātruma rādītāji jau ir neticami ātri, cilvēka ķermeņa reģionu attēla rekonstrukcija no šīm emisijām ir lēns, laikietilpīgs process, kas bieži vien aizņem vairākas dienas.