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物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種引人注目的聯(lián)系，即原子核內(nèi)攜帶強(qiáng)相互作用的膠子密集狀態(tài)（被稱為色玻璃凝聚態(tài)）和宇宙中的超大質(zhì)量黑洞之間存在對應(yīng)關(guān)系。在原子核碰撞中產(chǎn)生了這些密集的膠子墻，CGC的直徑僅為10的負(fù)19次方公里，不到一億分之一千米。
相比之下，黑洞的尺度跨越了數(shù)十億公里。新的研究表明，這兩個(gè)系統(tǒng)都由密集排列的自相互作用的力載體粒子組成。在CGC中，這些粒子是膠子；在黑洞中，這些粒子是引力子。CGC中的膠子和黑洞中的引力子都按照各自系統(tǒng)的能量和大小最高效的方式進(jìn)行組織。
CGC和黑洞的高度有序性是由每個(gè)系統(tǒng)包含的關(guān)于粒子特征的量子“信息”的最大化驅(qū)動的，包括它們的空間分布、速度和集體力量。這些“信息”內(nèi)容的限制是普遍存在的。
這意味著研究這兩個(gè)完全不同的系統(tǒng)，量子信息科學(xué)可以提供新的組織原則來理解它們。這兩個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系也意味著研究每個(gè)系統(tǒng)都可以提高我們對另一個(gè)系統(tǒng)的理解。特別值得關(guān)注的是，在黑洞合并中的引力波沖擊與核碰撞中的膠子沖擊的比較。
科學(xué)家們通過核碰撞來研究強(qiáng)相互作用。例如，在能量部門的相對論重離子對撞機(jī)中，加速到接近光速的原子核變成了密集的膠子墻，即色玻璃凝聚態(tài)（CGC）。當(dāng)核碰撞時(shí)，CGC演化成了由夸克和膠子組成的幾乎完美的液體，這些基本構(gòu)建模塊構(gòu)成了所有可見物質(zhì)。
盡管強(qiáng)力作用只在亞原子尺度上起作用，但慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(xué)、馬克斯·普朗克物理研究所和布魯克黑文國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們最近的分析表明，CGC與黑洞有著共同之處，后者是由萬有引力組成的巨大團(tuán)塊，其引力覆蓋整個(gè)宇宙。
這兩組自相互作用的粒子似乎都以一種方式組織自己，以滿足每個(gè)系統(tǒng)中可存在的熵或無序度的普遍限制。這種數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系指出了黑洞形成、熱化和衰變以及當(dāng)色玻子墻在超相對論速度下（接近光速）相撞時(shí)會發(fā)生的情況之間的相似之處。
驅(qū)動這種對應(yīng)關(guān)系的熵限制與最大信息包裝有關(guān)，這是量子信息科學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵特征。因此，量子信息科學(xué)可能進(jìn)一步促進(jìn)科學(xué)家對于色玻子、引力子、CGC和黑洞的理解。這種方法也可以推進(jìn)利用冷原子模擬和解決關(guān)于這些復(fù)雜系統(tǒng)的問題的量子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)。
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