Como dicen laptop2d y transistor, ¡NOISE! Ese es el concepto clave. Todo lo demás es sólo señal (lo siento, no he podido resistirme).
Retrocede un minuto y simplifica la pregunta. Consideremos sólo una tensión invariable en el cable, suministrada en un punto y medida en otro. Digamos que el extremo de transmisión (suministro) es una fuente de alimentación teóricamente perfecta. El transmisor conduce una determinada tensión en el cable. En el extremo receptor (de medición), nos preguntamos: "¿Cuál es la tensión?". Si todo lo que podemos decir es: "Eh, alrededor de 1,2V", no es mucha información. Si podemos decir sinceramente: "Es 1,23798570520664V, más o menos unos cuantos femtovoltios", entonces eso es mucha más información. De hecho, si no hubiera límite a la precisión con la que podemos suministrar y medir un voltaje (y nada que interfiera en el camino), no habría límite a la cantidad de información que podríamos meter por un cable.
En el mundo real, nuestra precisión está limitada por el ruido. Hay ruido en cualquier fuente de tensión real, ruido debido a la excitación térmica del cable, ruido en el instrumento de medición, etc. También hay otras limitaciones prácticas debido a las tolerancias del mundo real en los valores de los componentes, las fuentes de referencia, etc., pero ni siquiera necesitamos pensar en ellas para ver que no podemos suministrar y medir una tensión con una precisión ilimitada.
Entonces, ¿cómo hacemos para bajar más bits por un cable? Se trata de un intercambio de precisión y tiempo. Por ejemplo, en lugar de intentar medir un voltaje una vez con una precisión de femtovoltios, dividimos los datos y realizamos múltiples mediciones con una precisión de, digamos, milivoltios, repartidas a lo largo de un periodo de tiempo. Ahora las cosas empiezan a ser realmente interesantes, porque hay muchas maneras diferentes de hacer esto, y la razón por la que hay tantos esquemas diferentes en uso es porque cada uno hace un conjunto diferente de compensaciones con respecto a la velocidad, la complejidad, el costo, la potencia, la robustez, y lo que tienen. Además, como ya se ha mencionado, una vez que se introduce el elemento temporal, hay una nueva serie de problemas además del ruido puro, porque hay distorsiones y reflexiones que limitan la rapidez con la que se pueden hacer cambios en la fuente y obtener un resultado distinto en el receptor.
Así que, volviendo a la pregunta original, "¿Cuántos datos binarios se transmiten a través de un cable físico en un ciclo de Hertz?", todo depende de cómo se transmitan y reciban. Si quiere profundizar, el campo se llama "Teoría de las Comunicaciones", y Claude Shannon es su santo patrón.
