Matematyczna teoria informacji zajmuje się problematyką informacji, w tym podstawami teoretycznymi dla przetwarzania i przesyłania informacji, np. w celu ich transmisji lub kompresji. Przykładowo wprowadza takie pojęcia jak komunikat, entropia, ciało skończone czy bit będący podstawową jednostką w informatyce. Teoria kodowania zajmuje się tworzeniem i analizą reprezentacji danych w komputerze. Wyróżnia się m.in. kodowanie znaków czy kodowanie transportowe, do których należą np. kod stałopozycyjny.
Informatyka kwantowa
Informatyka kwantowa to gałąź informatyki łącząca ją z mechaniką kwantową, w której do przetwarzania informacji wykorzystywane są własności układów kwantowych. Elementarnym nośnikiem informacji kwantowej jest kubit, kwantowy odpowiednik bitu. Stan kubitu opisany jest przez dowolną kombinację liniową stanów bazowych. W najbardziej popularnym modelu kwantowego przetwarzania informacji, operacje na kubitach są reprezentowane za pomocą bramek kwantowych. Najbardziej spektakularny sukces informatyki kwantowej to kwantowa kryptografia. Natomiast najbardziej obiecującym kierunkiem badań są prace dotyczące idei kwantowego komputera. Dynamiczny rozwój technologii w ostatnich latach spowodował, że gałąź ta wyłamuje się poza czysto-teoryczne rozważania.