Son sistemas en los cuales los distintos grados de libertad electrónicos, como espín, carga, órbita, estructura cristalina o topología, se encuentran entrelazados. Gracias a esta conexión, surgen fenómenos cuánticos cooperativos que definen muchas de sus propiedades físicas, las cuales no se pueden describir mediante análogos de física clásica. Estos sistemas abarcan materiales con fuertes correlaciones electrónicas, con algún tipo de orden (superconductividad, magnetismo, ferroelectricidad...) o con propiedades topológicas que residen en su compleja estructura de bandas electrónicas.

Los fenómenos emergentes surgen en la Naturaleza como fruto de la interacción entre los distintos elementos de los sistemas. Estos fenómenos colectivos no se pueden explicar a través de las propiedades individuales de sus partes, sino que solo se pueden comprender como fenómenos que surgen a través de la cooperación. En física de la materia condensada aparecen, por ejemplo, en la superconductividad, en estructuras magnéticas quirales, o en límite entre materiales de espesor nanométricos con propiedades distintas.

Pequeños estímulos externos pueden provocar respuestas enormes en los materiales cuánticos. Además, al estar sus propiedades interconectadas, podemos por ejemplo manipular el magnetismo del sistema aplicando campos eléctricos o modificando ligeramente su estructura. Comprender y controlar estos fenómenos tiene una gran relevancia en el desarrollo de diversas aplicaciones:

• Computación Cuántica, la cual aprovechan propiedades como la superposición de estados o el entrelazamiento cuántico, con el fin de poder realizar cálculos que llevarían miles de años en apenas unos minutos.

• Computación Neuromórfica, la cual se inspira e intenta imitar las complicadas redes de neuronas que forman parte de nuestro cerebro.

• Dispositivos Electrónicos con nuevas Funcionalidades, los cuales puedan desarrollar una nueva tecnología que a día de hoy no somos capaces ni siquiera de imaginar.