物理學家發現了密集膠子狀態（負責原子核內的強核力）與宇宙中大規模黑洞之間的顯著對應關係。密集的膠子牆被稱為彩色玻璃凝聚物（CGC），從原子核之間的碰撞中產生，並且小得令人難以置信，其大小只有10-19公里，不到十億分之一公里。與此形成鮮明對比的是，黑洞可以橫跨數十億公里。

這項突破性的研究顯示，這兩個系統都由密集排列的、自我作用的載力粒子組成。在CGC的情況下，這些粒子是膠子，而在黑洞中，它們是引力子。在CGC中膠子的組織和黑洞中引力子的組織都是針對各自系統的能量和大小而優化的。

在CGC和黑洞中的高度秩序是由每個系統包裝在關於粒子特徵的最大數量的量子”信息”所驅動的。這包括它們的空間分佈、速度和集體力量。這種對”信息”內容的限制是普遍的。這意味著研究表明，量子信息科學可以為理解這些差異很大的系統提供新的組織原則。

這些系統之間的數學對應關係也意味著，研究每個系統可以提高我們對另一個系統的理解。特別感興趣的是黑洞合併中的引力衝擊波與核碰撞中的膠子衝擊波的比較。

尺寸達數十億公里的黑洞（左，由事件地平線望遠鏡成像）與原子核碰撞中產生的亞原子膠子的密集狀態（右）有共同的特徵。

科學家們在核碰撞中研究強作用力。例如，在相對論重離子對撞機，能源部的一個用戶設施，原子核加速到接近光速，成為膠子的密集牆，稱為彩色玻璃凝聚物（CGC）。當原子核碰撞時，CGC演變為夸克和膠子的近乎完美的液體，這是構成所有可見物質的基本組成部分。

儘管強力在亞原子尺度上運作，但慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學、馬克斯-普朗克物理研究所和布魯克海文國家實驗室的科學家們最近的分析表明，CGC與黑洞有著共同的特徵，黑洞是巨大的引力子集合體，在整個宇宙中施加引力。

這兩組自我作用的粒子似乎都以一種滿足對每個系統中可能存在的熵或無序程度的普遍限制的方式來組織自己。這種數學上的對應關係指出了黑洞的形成、熱化和衰變與膠子牆在超相對論速度- 接近光速的核碰撞中發生的情況之間的相似性。

推動這種對應關係的熵的極限與最大信息包裝有關–這是量子信息科學（QIS）的關鍵特徵。因此，量子信息科學可以進一步啟發科學家對膠子、引力子、CGC和黑洞的理解。這種方法也可能推進量子計算機的設計，使用冷原子來模擬和解決有關這些複雜系統的問題。