Высокая степень упорядоченности в CGC и черных дырах обусловлена тем, что каждая система содержит максимально возможное количество квантовой "информации" об особенностях частиц. Это включает в себя их пространственное распределение, скорости и коллективные силы. Такие ограничения на "информационный" контент являются универсальными. Это означает, что исследование предполагает, что квантовая информатика может обеспечить новые принципы организации для понимания этих совершенно разных систем. Математическое соответствие между этими системами также означает, что изучение каждой из них может улучшить наше понимание другой. Особый интерес представляют сравнения гравитационных ударных волн при слиянии черных дыр с глюонными ударными волнами при ядерных столкновениях.

Ученые изучают сильное взаимодействие при ядерных столкновениях. Например, на релятивистском коллайдере тяжелых ионов, объекте Министерства энергетики, атомные ядра, ускоренные близко к скорости света, превращаются в плотные стенки глюонов, известные как конденсат цветного стекла (CGC). Когда ядра сталкиваются, CGC эволюционирует, образуя почти идеальную жидкость из кварков и глюонов, фундаментальных строительных блоков, из которых состоит вся видимая материя. Хотя сильное взаимодействие действует в субатомных масштабах, этот недавний анализ, проведенный учеными из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана, Физического института Макса Планка и Брукхейвенской национальной лаборатории, показывает, что CGC имеет общие черты с черными дырами, огромными конгломератами гравитонов, которые оказывают гравитационное воздействие по всей Вселенной.

Оба набора самовзаимодействующих частиц, по-видимому, организуются таким образом, который удовлетворяет универсальному ограничению на количество энтропии, или беспорядка, которое может существовать в каждой системе. Это математическое соответствие указывает на сходство между образованием, термализацией и распадом черных дыр и тем, что происходит, когда стенки глюонов сталкиваются при ядерных столкновениях на ультрарелятивистских скоростях - близких к скорости света. Предел энтропии, который определяет это соответствие, связан с максимальной упаковкой информации - ключевой особенностью квантовой информатики (QIS). Таким образом, QI может еще больше расширить понимание учеными глюонов, гравитонов, CGC и черных дыр. Этот подход может также продвинуть разработку квантовых компьютеров, которые используют холодные атомы для моделирования и решения вопросов об этих сложных системах.

Это исследование было поддержано Научным управлением Министерства энергетики, программой ядерной физики, Фондом Гумбольдта и Немецким исследовательским фондом.