(资料图片仅供参考)

物理学家们发现了一种引人注目的联系，即原子核内携带强相互作用的胶子密集状态（被称为色玻璃凝聚态）和宇宙中的超大质量黑洞之间存在对应关系。在原子核碰撞中产生了这些密集的胶子墙，CGC的直径仅为10的负19次方公里，不到一亿分之一千米。

相比之下，黑洞的尺度跨越了数十亿公里。新的研究表明，这两个系统都由密集排列的自相互作用的力载体粒子组成。在CGC中，这些粒子是胶子；在黑洞中，这些粒子是引力子。CGC中的胶子和黑洞中的引力子都按照各自系统的能量和大小最高效的方式进行组织。

CGC和黑洞的高度有序性是由每个系统包含的关于粒子特征的量子“信息”的最大化驱动的，包括它们的空间分布、速度和集体力量。这些“信息”内容的限制是普遍存在的。

这意味着研究这两个完全不同的系统，量子信息科学可以提供新的组织原则来理解它们。这两个系统之间的数学对应关系也意味着研究每个系统都可以提高我们对另一个系统的理解。特别值得关注的是，在黑洞合并中的引力波冲击与核碰撞中的胶子冲击的比较。

科学家们通过核碰撞来研究强相互作用。例如，在能量部门的相对论重离子对撞机中，加速到接近光速的原子核变成了密集的胶子墙，即色玻璃凝聚态（CGC）。当核碰撞时，CGC演化成了由夸克和胶子组成的几乎完美的液体，这些基本构建模块构成了所有可见物质。

尽管强力作用只在亚原子尺度上起作用，但慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、马克斯·普朗克物理研究所和布鲁克黑文国家实验室的科学家们最近的分析表明，CGC与黑洞有着共同之处，后者是由万有引力组成的巨大团块，其引力覆盖整个宇宙。

这两组自相互作用的粒子似乎都以一种方式组织自己，以满足每个系统中可存在的熵或无序度的普遍限制。这种数学对应关系指出了黑洞形成、热化和衰变以及当色玻子墙在超相对论速度下（接近光速）相撞时会发生的情况之间的相似之处。

驱动这种对应关系的熵限制与最大信息包装有关，这是量子信息科学的一个关键特征。因此，量子信息科学可能进一步促进科学家对于色玻子、引力子、CGC和黑洞的理解。这种方法也可以推进利用冷原子模拟和解决关于这些复杂系统的问题的量子计算机的设计。