In februari 2025 kondigde Microsoft de Majorana 1 aan — 's werelds eerste quantumprocessor gebouwd op een topologische architectuur. Het is niet de krachtigste quantumcomputer die ooit is aangekondigd. Maar het kan de meest consequente stap zijn naar een computer die encryptie kan breken. Hier is waarom.
Een ander soort qubit
Elke quantumcomputer van vandaag — van IBM's supergeleider-systemen tot Googles Sycamore- en Willow-chips — is afhankelijk van fysieke qubits die inherent fragiel zijn. Een verdwaald elektromagnetisch veld, een kleine temperatuurfluctuatie of zelfs een kosmische straling kan ervoor zorgen dat een qubit flipt of zijn quantumtoestand verliest. Deze "decoherentie" is de centrale engineeringuitdaging van quantumcomputing. Om te compenseren gebruiken moderne systemen quantumfoutcorrectie: meerdere fysieke qubits die samenwerken om een enkele logische qubit betrouwbaar te coderen. De overhead is enorm. Het uitvoeren van het algoritme van Shor tegen RSA-2048 vereist naar schatting ruwweg 4.000 logische qubits — maar elke logische qubit heeft mogelijk tussen 1.000 en 10.000 fysieke qubits nodig voor fouttolerante werking. Dat is ergens van 4 miljoen tot 40 miljoen fysieke qubits — ver buiten de huidige systemen.
Microsofts topologische benadering richt zich direct op deze overhead. In plaats van decoherentie te bestrijden met redundantie, zijn topologische qubits structureel ontworpen om het te vermijden. Ze slaan kwantuminformatie niet-lokaal op — verdeeld over de hele quantumtoestand in plaats van geconcentreerd op een enkele fysieke locatie. Dit maakt ze inherent resistent tegen lokale verstoringen, omdat er geen enkel punt is waar een verdwaald veld of thermische fluctuatie de informatie kan corrumperen.
De Majorana-nulmode
De fysica achter Majorana 1 omvat Majorana-nulmodes — exotische quantumtoestanden voorspeld door de Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana in 1937. Deze deeltjes zijn hun eigen antideeltje, wat hen een unieke topologische eigenschap geeft: informatie die erin is gecodeerd, kan niet gemakkelijk worden vernietigd door lokale verstoringen. Microsoft heeft meer dan een decennium besteed aan het zoeken naar een manier om deze toestanden betrouwbaar te creëren en te beheersen. Majorana 1 vertegenwoordigt hun eerste publiek gedemonstreerde succes.
De chip gebruikt een materiaal dat Microsoft een "topogeleider" noemt — een verbinding van indiumarsenide en aluminium die, onder specifieke omstandigheden, een interface vormt waar Majorana-nulmodes ontstaan. De chip integreert acht topologische qubits — een bescheiden aantal, maar één dat Microsoft beschrijft als een bewijs van principe voor een schaalbare architectuur. Hun gestelde roadmap richt op een miljoen-qubit systeem op een enkele chip.
Wat dit betekent voor de Q-Day-tijdlijn
De standaardschatting voor een cryptografisch relevante quantumcomputer — een die het algoritme van Shor tegen RSA-2048 kan uitvoeren in een bruikbaar tijdsbestek — gaat uit van de huidige fysieke-naar-logische qubit-overhead. Als Microsofts topologische benadering die verhouding met zelfs een factor tien kan verminderen, daalt de fysieke qubitdrempel van tientallen miljoenen naar misschien een paar miljoen. Dat is nog steeds een enorme engineeringuitdaging. Maar het is een fundamenteel andere orde van grootte.
Drie recente papers (gepubliceerd tussen mei 2025 en maart 2026) hebben de theoretische qubitschatting voor het breken van RSA-2048 al met een factor twintig verlaagd, door gebruik te maken van efficiëntere implementaties van het algoritme van Shor. Combineer verbeterde algoritmen met een fundamenteel efficiëntere qubitarchitectuur, en de Q-Day-tijdlijn — al herzien richting 2029 door verschillende grote instellingen — kan verder samendrukken.
Microsoft heeft niet beweerd dat Majorana 1 zelf enige cryptografische dreiging vormt. Acht topologische qubits kunnen niets breken. Maar de architectuur die het demonstreert, als het opschaalt zoals Microsoft projecteert, vertegenwoordigt een van de meer geloofwaardige paden naar de miljoenen stabiele qubits die dat wel zouden doen.
Wat organisaties nu moeten doen
Majorana 1 is geen reden tot paniek. Het is een reden om planning te versnellen die al gaande zou moeten zijn. NIST finaliseerde zijn eerste post-quantumcryptografiestandaarden in 2024. De overgang naar quantum-resistente encryptie kost jaren van planning, aanschaf en migratie — en die klok loopt ongeacht welke hardwarebenadering uiteindelijk als eerste cryptografische relevantie bereikt. De organisaties die het meeste risico lopen, zijn die welke nog niet begonnen zijn met hun cryptografische inventarisatie.