Physics and information. What is the role of information in physics?

Abstract

Fa més d'un segle els físics de tot el món desenvolupaven una teoria per descriure comportaments estranys recentment descobertes d'alguns sistemes físics, això marca el naixement de la Teoria Quàntica. Algunes dècades més tard, la idea revolucionària de separar la informació de la seva companyia física va conduir a l'establiment de la Teoria de la Informació. Aquests al principi es van unir les teories independents en les últimes dècades del segle anterior deixant-nos de Teoria de la Informació Quàntica. Aquesta tesi explorarà una intersecció entre matemàtiques, física i informàtica, tractant d'aclarir l'entrellaçat de l'anterior. Tot seguit, es van establir els resultats que es van establir durant els anys d'estudis que van dur a aquest treball. La pregunta plantejada en el títol no es respondrà plenament ja que pot ser massa aviat per donar una resposta definitiva a aquesta àmplia pregunta.

Hace más de un siglo, los físicos de todo el mundo estaban desarrollando una teoría para describir comportamientos extraños recientemente descubiertos de algunos sistemas físicos, lo que marca el nacimiento de la teoría cuántica. Algunas décadas más tarde, la idea innovadora de separar la información de su portador físico llevó al establecimiento de la teoría de la información. Estas teorías independientes al principio se fusionaron en las últimas décadas del siglo anterior, dando lugar a la teoría de la información cuántica. Esta tesis explorará temas en la intersección entre matemáticas, física y ciencias de la computación, tratando de dilucidar la interconexión entre las tres. Dicha exploración se llevará a cabo junto con la presentación de los resultados obtenidos durante estos años de estudio. La pregunta planteada en el título no será respondida completamente, ya que puede ser demasiado pronto para dar una respuesta definitiva a esta amplia pregunta.

More than a century ago, physicists around the world were collectively developing a theory to describe the newly discovered strange behaviours of some physical systems. This marks the birth of quantum theory. Few decades later, the groundbreaking idea to separate information from its physical carrier led to the establishment of information theory. These, initially independent theories, merged together in the last decades of the former century, leaving us with quantum information theory. This thesis will explore topics at the intersection of mathematics, physics and computer science, trying to elucidate the interwovenness of these three disciplines. While doing so, the results that were established during the years of studies leading up to this work are introduced. The question posed in the title will not be answered fully, as it may be too early still to give a definite answer to this multifaceted question.