In de kelder van het QuTech-gebouw op de campus van de Technische Universiteit Delft hangt een apparaat dat een beetje lijkt op een omgekeerde kerstboom van goud en zilver. Het is een dilution refrigerator, een koelmachine die de kwantumprocessor erin afkoelt tot 15 millikelvin — koeler dan het diepste punt van de ruimte. In deze extreme kou demonstreerden onderzoekers afgelopen week iets wat de wetenschap twee decennia heeft geprobeerd: een stabiele, topologische qubit.
De publicatie in Nature, co-authored door 73 onderzoekers van QuTech en Microsoft, beschrijft hoe het team erin is geslaagd een qubit te realiseren die gebruik maakt van zogenaamde Majorana-fermionen — deeltjes die tegelijkertijd hun eigen antideeltje zijn. Dit maakt de qubit intrinsiek beschermd tegen de omgevingsruis die conventionele qubits zo gevoelig maakt voor fouten.
Waarom is dit een doorbraak?
De kern van het kwantumcomputingprobleem is foutcorrectie. Conventionele qubits — zoals die van IBM en Google — zijn uiterst fragiel en maken continu fouten door interactie met hun omgeving. Om dit te compenseren zijn tientallen of zelfs honderden fysieke qubits nodig om één betrouwbare logische qubit te vormen. Dit maakt schaalbare kwantumcomputers buitengewoon duur en complex.
Topologische qubits lossen dit probleem principieel op: door de kwantuminformatie te coderen in de topologische eigenschappen van het systeem — eigenschappen die niet veranderen bij kleine verstoringen — is de qubit van nature foutbestendig. Minder fouten betekent minder overhead voor foutcorrectie, wat betekent dat een schaalbare kwantumcomputer eerder en goedkoper mogelijk wordt.
"Dit is het moment waarop kwantumcomputing de overgang maakt van laboratoriumcuriositeit naar engineeringsprobleem. En engineeringsproblemen kunnen we oplossen."
— Prof. dr. Leo DiCarlo, QuTech / TU Delft
Gevolgen voor cryptografie
De meest directe en urgente implicatie van werkende kwantumcomputers betreft informatiebeveiliging. Het RSA- en ECC-encryptiestelsel dat het internet beveiligt — van bankieren tot e-mail — is in theorie kraakbaar door een voldoende grote kwantumcomputer via het Shor-algoritme. De National Security Agency (NSA) van de VS en het Nederlandse NCSC hebben al jaren gewaarschuwd voor "harvest now, decrypt later"-aanvallen waarbij versleuteld dataverkeer nu wordt opgeslagen om later te ontsleutelen wanneer kwantumcomputers krachtig genoeg zijn.
De kwantumcomputer van vandaag kan dit nog niet — de gedemonstreerde topologische qubit is een eerste stap, geen voltooide machine. Maar het signaal aan de beveiligingsindustrie is duidelijk: de migratie naar post-kwantumcryptografie, zoals de CRYSTALS-Kyber-standaard die NIST in 2024 definitief goedkeurde, is nu urgent.
Kansen voor de farmaceutische industrie
Buiten beveiliging liggen de meest hoopvolle toepassingen in moleculaire simulatie. Farmaceuten als Pfizer, Roche en het Nederlandse Organon investeren al in samenwerkingsverbanden met kwantumcomputingbedrijven. De belofte: een kwantumcomputer kan de elektronische structuur van complexe moleculen exact simuleren — iets wat zelfs de krachtigste klassieke supercomputers niet kunnen. Dit opent de weg naar snellere medicijnontwikkeling, betere eiwitvouwingsmodellen en efficiëntere ontdekking van nieuwe materialen.
De TU Delft-campus herbergt QuTech, een van de meest vooraanstaande kwantumonderzoekscentra ter wereld.
Nederland als kwantumnatie
De doorbraak bevestigt de positie van Nederland als een wereldleider in kwantumtechnologie. Via het nationale programma Quantum Delta NL, gefinancierd met 615 miljoen euro overheidsgeld en particuliere co-investeringen, heeft Nederland systematisch geïnvesteerd in een ecosysteem van onderzoek, onderwijs en bedrijfsleven rondom kwantum. Naast QuTech zijn ook Qblox, Orange Quantum Systems en ParityQC in Nederland gevestigd.
Minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap Eppo Bruins reageerde enthousiast op de publicatie: "Dit toont aan dat de Nederlandse investering in fundamenteel wetenschappelijk onderzoek en het aantrekken van internationale samenwerking loont. QuTech staat op het wereldtoneel."
Wanneer zien we commerciële toepassingen?
Experts zijn voorzichtig met tijdsinschattingen — de kwantumwereld heeft een lange geschiedenis van te optimistische beloften. Een volwaardige, foutbestendige kwantumcomputer met voldoende qubits voor praktische toepassingen is nog minstens vijf tot tien jaar verwijderd. Maar de gedemonstreerde topologische qubit is een cruciale eerste stap op het pad. Microsoft heeft aangegeven dat de Delftse resultaten direct worden ingebracht in het Azure Quantum-platform voor verdere schaling.
