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物理学家发现了密集胶子状态（负责原子核内的强核力）与宇宙中大规模黑洞之间的显著对应关系。密集的胶子墙被称为彩色玻璃凝聚物（CGC），从原子核之间的碰撞中产生，并且小得令人难以置信，其大小只有10-19公里，不到十亿分之一公里。与此形成鲜明对比的是，黑洞可以横跨数十亿公里。

这项突破性的研究显示，这两个系统都由密集排列的、自我作用的载力粒子组成。在CGC的情况下，这些粒子是胶子，而在黑洞中，它们是引力子。在CGC中胶子的组织和黑洞中引力子的组织都是针对各自系统的能量和大小而优化的。

在CGC和黑洞中的高度秩序是由每个系统包装在关于粒子特征的最大数量的量子"信息"所驱动的。这包括它们的空间分布、速度和集体力量。这种对"信息"内容的限制是普遍的。这意味着研究表明，量子信息科学可以为理解这些差异很大的系统提供新的组织原则。

这些系统之间的数学对应关系也意味着，研究每个系统可以提高我们对另一个系统的理解。特别感兴趣的是黑洞合并中的引力冲击波与核碰撞中的胶子冲击波的比较。

尺寸达数十亿公里的黑洞（左，由事件地平线望远镜成像）与原子核碰撞中产生的亚原子胶子的密集状态（右）有共同的特征。

科学家们在核碰撞中研究强作用力。例如，在相对论重离子对撞机，能源部的一个用户设施，原子核加速到接近光速，成为胶子的密集墙，称为彩色玻璃凝聚物（CGC）。当原子核碰撞时，CGC演变为夸克和胶子的近乎完美的液体，这是构成所有可见物质的基本组成部分。

尽管强力在亚原子尺度上运作，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海文国家实验室的科学家们最近的分析表明，CGC与黑洞有着共同的特征，黑洞是巨大的引力子集合体，在整个宇宙中施加引力。

这两组自我作用的粒子似乎都以一种满足对每个系统中可能存在的熵或无序程度的普遍限制的方式来组织自己。这种数学上的对应关系指出了黑洞的形成、热化和衰变与胶子墙在超相对论速度 - 接近光速的核碰撞中发生的情况之间的相似性。

推动这种对应关系的熵的极限与最大信息包装有关--这是量子信息科学（QIS）的关键特征。因此，量子信息科学可以进一步启发科学家对胶子、引力子、CGC和黑洞的理解。这种方法也可能推进量子计算机的设计，使用冷原子来模拟和解决有关这些复杂系统的问题。