Une picoseconde correspond à un milliardième de seconde. C’est une mesure du temps qui entre en jeu avec des types de technologie tels que les lasers, les microprocesseurs et d’autres composants électroniques qui fonctionnent à des vitesses extrêmement rapides. La recherche en physique nucléaire implique également des mesures qui approchent la gamme de la picoseconde, ainsi que l’imagerie de médecine nucléaire associée utilisant la tomographie par émission de positons (TEP).
Les ordinateurs personnels approchent progressivement de la vitesse à laquelle un seul calcul peut être effectué en une picoseconde. Un ordinateur personnel avec un microprocesseur qui fonctionne à trois gigahertz fonctionne à trois milliards de cycles par seconde. Cela signifie qu’il faut environ 330 picosecondes pour effectuer une seule opération binaire.
Les supercalculateurs aux États-Unis et en Chine dépassent déjà la vitesse de la picoseconde par opération. L’un des supercalculateurs les plus rapides des États-Unis peut effectuer 360 2010 milliards d’opérations par seconde, ce qui est légèrement plus rapide qu’une opération par picoseconde. La Chine a révélé en 2.5 un supercalculateur capable d’effectuer 2.5 pétaflops par seconde, soit 2,500 quadrillions d’opérations par seconde, ce qui signifie que chaque picoseconde, il effectue de manière optimale XNUMX XNUMX calculs.
Les lasers conçus pour fonctionner dans la gamme des picosecondes émettent des impulsions lumineuses toutes les une à plusieurs dizaines de picosecondes dans le temps. Il existe plusieurs types de conceptions laser pouvant fonctionner à ces vitesses, notamment les lasers à solide en vrac, les lasers à fibre à mode verrouillé et les lasers à commutation Q. Chaque modèle est construit sur la diode picoseconde, qui peut être verrouillée en mode ou commutée en gain, changeant les fréquences d’impulsions des vitesses de la nanoseconde qui sont en milliardièmes de seconde, à au moins dix fois plus rapide dans la plage des centaines de picosecondes.
Bien que de tels lasers ultra-rapides soient difficiles à imaginer, il existe un niveau de modèles encore plus rapide. Un laser à impulsion picoseconde est 1,000 XNUMX fois plus lent qu’un laser femtoseconde. Cela rend les conceptions picosecondes moins pointues et considérablement plus économiques pour des utilisations telles que le micro-usinage de composants. Les deux types de lasers ont des niveaux de performance similaires pour les tâches qui leur sont confiées.
Dans le domaine de la médecine nucléaire, une machine TEP construit une image grâce à des rayons gamma interagissant avec des cristaux scintillants pour produire des électrons Compton à des vitesses optimales d’environ 170 picosecondes. En réalité, cela est généralement beaucoup plus lent et prend environ 1 à 2 nanosecondes par particule d’émission. La recherche TEP sur le temps de vol (TOFPET) tente de réduire le temps de vol réel à moins de 300 picosecondes, grâce à des améliorations des photodétecteurs, des cristaux scintillants eux-mêmes et de l’électronique associée. Bien que ces vitesses soient déjà incroyablement rapides, la reconstruction d’une image des régions du corps humain à partir de ces émissions est un processus lent et fastidieux qui prend souvent plusieurs jours.