Computational Physicist / Scientific Software Engineer - Deep Digital Twin Development (f/m/d)

eleQtron entwickelt Full-Stack-Quantencomputer auf Basis der Ionenfallen-Technologie. Unser Ansatz kombiniert lasergekühlte Ionen, Mikrowellen- und HF-Steuerung, gezielt erzeugte Magnetfeldgradienten sowie fortschrittliche theoretische Modellierung, um skalierbare Quantenprozessoren zu realisieren. Mit der zunehmenden Komplexität und Leistungsfähigkeit unserer Systeme werden prädiktive Simulationswerkzeuge zu einem entscheidenden Bestandteil der Hardwareentwicklung, Kalibrierung, Optimierung und der Realisierung fehlertoleranter Quantencomputer

Zur Verstärkung unserer Simulations- und Softwareaktivitäten suchen wir einen Computational Physicist / Scientific Software Engineer (f/m/d) zur Mitwirkung an der Entwicklung unseres Deep Digital Twin.
Rollenübersicht:

In dieser Rolle arbeitest du an der Entwicklung eines Deep Digital Twin der nächsten Generation für Ionenfallen-Quantencomputer mit. Du bewegst dich an der Schnittstelle von Quantentechnologien, numerischer Simulation, wissenschaftlichem Rechnen und Softwareentwicklung und entwickelst prädiktive Modelle, die mikroskopische physikalische Prozesse mit Systemleistungskennzahlen verknüpfen.

Ein wesentlicher Bestandteil deiner Arbeit ist die Weiterentwicklung und Überführung bestehender Forschungs- und Simulationswerkzeuge in ein robustes, skalierbares und wartbares Software-Framework. Diese Werkzeuge unterstützen die Hardwareentwicklung, die Optimierung von Steuerungsprozessen, die Systemcharakterisierung, Leistungsbewertungen sowie die Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputerarchitekturen.

Der Deep Digital Twin ist als mehrskaliges Simulationsframework konzipiert, das verschiedene Abstraktionsebenen abdeckt - von Ionenfallen, Kontrollfeldern und Rauschprozessen über Quantenzustandspräparation und Laserkühlung bis hin zu Gatendynamiken und Ausleseverfahren. Darüber hinaus wird es mit Schaltungssimulatoren und Workflows zur Quantenfehlerkorrektur verbunden.

Du arbeitest eng mit theoretischen Physiker:innen, Experimentalphysiker:innen, Softwareentwickler:innen und Ingenieur:innen zusammen, um die Konsistenz zwischen physikalischen Modellen, numerischen Simulationen und experimentellen Beobachtungen sicherzustellen.

Was Dich erwartet:

• Strukturierung, Weiterentwicklung und Pflege eines Deep-Digital-Twin-Frameworks für Ionenfallen-Quantencomputer einschließlich der Definition von Code- und Dokumentationsstandards
• Überführung bestehender Forschungssoftware in robuste und wiederverwendbare Softwarebibliotheken sowie Verbesserung der Rechenleistung durch Profiling, Optimierung und Parallelisierung
• Mitwirkung bei der Softwarevalidierung, dem Benchmarking und dem Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Daten
• Aktive Weiterentwicklung des Deep Digital Twin durch die Übertragung physikalischer Modelle von Ionenfallen-Hardware in skalierbare Simulationswerkzeuge
• Anbindung von Deep-Digital-Twin-Simulationen an Quantenschaltungssimulatoren sowie Workflows zur Quantenfehlerkorrektur

Required skills:

• PhD or equivalent industrial experience in Physics, Scientific Computing, Computer Science, or a related field
• Solid understanding of quantum mechanics; background in quantum optics, atomic physics, or quantum technologies is advantageous.
• Excellent Python programming skills and experience with scientific computing libraries (NumPy, SciPy)
• Experience developing and maintaining scientific software projects
• Expertise in refactoring research code into modular, maintainable software packages
• Strong understanding of numerical methods, including linear algebra, differential equations, and optimization
• Familiarity with software engineering best practices, including version control, testing, documentation, and code reviews
• Familiarity with tools such as Numba, Cython, JAX, OpenMP, or similar performance optimization technologies.
• Ability to work in an international and diverse team at the interface of theory, software, and hardware.

We Value

• Experience with trapped-ion quantum computing systems
• Knowledge of open quantum systems and their simulation
• Hands-on experience with QuTiP or similar quantum simulation frameworks
• Experience working in high-performance computing (HPC) environments
• Scientific software development experience in quantum technologies, AMO physics, or a related field

What you can expect from eleQtron:

• Competitive salary: We value our team members and therefore provide remunerations that reflect this, additionally rewarding achievements
• Flexible working hours: We offer personal freedom through a variety of flexible work schedules
• Team spirit: In our international and diverse team, and with our regular team events, having fun at work is simply part of our culture
• Further development: We want to grow together and so we offer our team members' needs-based, individualized further training as well as plenty of room for personal development
• Wellness Package: We offer health-promoting benefits such as fitness programs like UrbanSportsClub to support your well-being
• Moving Benefits: A warm welcome! We are happy to support employees who move for us with a bonus
• At the forefront: Work at the forefront of technology, where academic research meets commercial applications
• Modern workplace: We have a high-quality infrastructure with laboratory space, offices, and meeting rooms