大多數的人認為電腦只是個有特殊功用的裝置：坐落在書桌上的流線形盒子，或者是內含指甲般大小晶片的高科技咖啡壺。但對於物理學家而言，所有的物理系統都類似電腦。岩石、原子彈和星系也許沒有安裝Linux，但它們也會記錄與處理信息。每一個電子、光子和其他基本粒子都儲存著數據資料，每當兩個粒子交互作用時，這些信息信息便會轉換。實體的存在與信息內容繁複地連結在一起。對於所有事物的運算法則來說，黑洞似乎是個例外。將信息輸入黑洞是毫無困難的，但根據愛因斯坦的廣義相對論，要從中取出信息是件不可能的事。物質一旦進入黑洞便會被徹底消化，其組成細節將無可挽回地喪失。
在19世紀時，統計力學的創建者為了解釋熱力學定律，便發展了後來所謂的信息理論。乍看之下，熱力學與信息理論是兩個截然不同的世界：一個用來描述蒸氣引擎，另一個則使通訊發揮最大效益。但是在熱力學中限制蒸氣引擎做功效能的物理量─熵，其實與物質分子的位置和速度所記錄的信息比特數成正比。
發明於20世紀的量子力學，賦予此項發現一個牢固的定量基礎，並引入了卓越出眾的量子信息概念。構成宇宙的信息比特稱為量子信息比特，其性質遠較普通信息比特更加精采。以信息比特來分析宇宙，並不會取代傳統上以力與能量所做的分析，但它的確發現了令人驚訝的新事實。宇宙並不只是個巨大的電腦，它其實是個巨大的量子電腦。
事實上，此量子電腦系統實在太快了，根本無法以中央時鐘控制。翻轉一個信息比特所需的時間，大約等於將訊號由一個信息比特傳到它鄰近信息比特的時間。所以，終極筆記型電腦是高度平行化的：它不是以單一處理器運作，而是以廣大的處理器陣列、每個處理器幾乎獨立運作，但結果是處理器之間的傳輸溝通相對較為緩慢。
比較來看，一臺常規計算機每秒鐘翻轉其信息比特大約10*9次，存儲約10*12比特的信息，且只包含單一的處理器。如果摩爾定律能夠保持的話，你的後世子孫將有可能在23世紀中期買到一臺極端掌上計算機。在某種意義上，如果你認對了人，你事實上已經能夠買到這樣的裝置。一千克的一塊物質完全轉化為能量，這正是一顆2000萬噸級氫彈的工作定義。
如果任何物質團塊都是電腦，那麼黑洞就是個被壓縮到最小可能體積的電腦了。當電腦縮小時，其組件間相互施加的重力會變得非常強大，最終將強大到沒有任何實質物體可以逃脫的地步。 那麼，黑洞電腦實際上如何工作呢？
物質一旦進入黑洞，它將永遠消失：所謂的事件視界就表示這個消逝點。快速墜落的粒子相互作用，在抵達黑洞中心奇異點前的有限時間裡進行運算，然後消逝。物質在奇異點被壓扁時發生了什麼事，取決於量子重力理論的細節，這理論目前尚不清楚。為了計算如原子等傳統物質的記憶容量，我們可使用統計力學和宇宙學中的標準方法。物質在轉換成活躍的無質量粒子時，可包含最多的信息；其熵的密度與其溫度的立方成正比。粒子的能量密度則與其溫度的四次方成正比。因此，總信息比特數等於總運算次數的3/4次方。
假如粒子還含有某些內在構造的話，信息比特數目可能還要再高些。這些信息比特翻轉的速率比彼此間通訊的速率還快，所以傳統物質類似於終極筆記型計算機而非黑洞，是高度平行化的計算機。 至於暗能量，物理學家並不知道它究竟是什麼東西，更別說要如何計算它可保存的信息量了。但全像原理暗示了宇宙最多可保存10123個信息比特──幾乎與總運算次數相同。這兩個數字的大致相等，絕非偶然。我們的宇宙接近臨界密度。
假如它的密度比臨界密度再高一些，將會導致重力塌縮，就像掉入黑洞的物質一樣。因此宇宙的密度符合達到最大運算次數所需的條件。我們不管暗能量是什麼，它並沒有執行大量的運算。事實上，它也不需要執行大量運算。因為就運算而言，補償宇宙的失蹤質量並使宇宙加速膨脹，只是個簡單的工作。
宇宙究竟在運算什麼？它是以標準模型為動力來源，宇宙計算量子場、化學物質、細菌、人類、星球和星系。當它運算時，會把自身的時空幾何，以物理定律所允許的極限精確度描繪出來。 這些延伸涵蓋了普通計算機、黑洞、時空泡沫和宇宙學的結果，就是自然統一性的證明。它們顯示了基礎物理觀念內在的連結。雖然物理學家還尚未擁有一套完整的 量子重力理論，但不論那是什麼，他們知道那必定與量子信息緊密地結合在一起。
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