粒子无论何时发生相互作用，都会引起彼此取向的翻转。这一过程可以借助于诸如C或Java等编程语言来想像：粒子就是一些变量，它们的相互作用就是诸如加法等运算行为。每一比特信息在每秒钟内能翻转10*20次，这等效于时钟速度为100GG赫兹。事实上，系统变化太快，不能由中心时钟来控制。将一个数位比特翻转所用时间，近似等于从一个数位将信号传送到相邻数位的时间。因此，极端便掌上计算机是高度平行运作的：它的运行不像单一处理器，而是像多个处理器的一个巨大阵列；每个处理器的工作几乎独立，并将其运算结果传送到其他相对较慢的处理器上。
比较来看，一台常规计算机每秒钟翻转其信息比特大约10*9次，存储约10*12比特的信息，且只包含单一的处理器。如果摩尔（More）定律能够保持的话，你的后世子孙将有可能在23世纪中期买到一台极端掌上计算机。工程师们将找到精确控制等离子体内粒子相互作用的方法，而该等离子体要比太阳的核心还要热，而且控制计算机和纠错将占用许多通讯带宽。工程师们也可能已经解决了某些节点封装的问题。
在某种意义上，如果你认对了人，你事实上已经能够买到这样的装置。一千克的一块物质完全转化为能量——这正是一颗2000万吨级氢弹的工作定义。爆炸的核武器正在处理巨量的信息，其初始结构给出其输入，其辐射给出其输出。
从纳米技术到塞米技术*
如果任何一块物质都可看作一台计算机的话，那么一个黑洞就正是一台压缩到最小尺寸的计算机。随着计算机的缩小，其部件之间的相互引力就增大，直至最终增大到没有物体能够逃逸出去。黑洞的尺寸（称为Schwarzschild半径）正比于它的质量。
一千克质量的黑洞有着大约10*-27米的半径（一个质子的半径是10*-15米）。压缩后的计算机并未改变其能量内容，因此它能像以前一样每秒执行 10*51次运算。发生改变的仅是它的存储容量。当引力小到可忽略时，总存储容量正比于粒子数，也正比于体积。而当引力起支配作用时，它使各粒子之间相互联结，因此它们整体上所能存储的信息容量就较少。一个黑洞的总存储容量正比于它的表面积。1970年代，霍金和以色列希伯莱大学的Jacob Bekenstein计算一千克质量的黑洞能够记录大约10*16个比特的信息，比压缩前要少得多。
因为存储的信息量少，黑洞是个快得多的处理器。它传递一个比特所用的时间是10*-35秒，等于光从计算机一边传到另一边所用的时间。因此，较之高度并行的极端掌上计算机，黑洞是个串行计算机，它的行为如同一个独立的单元。
黑洞计算机将怎样实际运行呢？输入是不成问题的：只要将数据以物质或能量的形式编码，然后投入到黑洞内即可。通过适当制备投入黑洞的物质材料，黑客将能够为黑洞执行任何所需要的计算编制程序。一旦物质进入黑洞，它就永远消失了——所谓的“穹界”（event horizon）划分了一去不返的分界线。垂直落下的粒子彼此相互作用，在到达黑洞中心之前的有限时间内执行着运算。这个中心就是引力奇点，粒子到此则不复存在。物质在奇点处被挤压在一起，究竟发生了什么，这要取决于量子引力的细节，目前对此尚未可知。
黑洞计算机的输出采取霍金辐射的形式。如果一个一千克质量的黑洞放出霍金辐射，为了维持辐射能量，其质量将迅速衰减，在10*-21秒内完全消失。辐射的峰值波长等于黑洞的半径，对于一千克质量的黑洞，这一波长等于极强烈的伽玛射线的波长。粒子检测器能够俘获并解码此辐射，为人类所用。
霍金对于黑洞辐射的研究，使他的名字跟这一辐射连在了一起。他推翻了人们认为没有任何东西可逃出黑洞的传统智识。黑洞的辐射速率与其尺寸成反比，因此，诸如星系中心的那些大黑洞的能量损失，比它们吞噬物质要慢得多。然而，在将来实验人员可能在粒子加速器内创造某些微小黑洞，这些黑洞将随着一阵辐射而爆炸。一个黑洞可不被看作是固定的物体，而被看作是以最大可能速率执行运算的物质的短暂集合。
