Software/Embedded Systems Engineer for Quantum Experimental Control and Automation

Die Gruppe für Quanteninformation mit gefangenen Ionen (TIQI) führt Forschung im Quantenbereich durch, die sich auf die Verarbeitung von Quanteninformationen, Quantenmetrologie und grundlegende Fragen der Quantenphysik konzentriert. Unsere Forschung wird durch eine Kombination aus technologischen Herausforderungen und der Entwicklung neuartiger Techniken für die Quantenkontrolle vorangetrieben.

Die TIQI-Gruppe ist eng mit dem ETHZ-PSI Quantum Computing Hub verbunden, und die ausgeschriebene Position wird eine enge Zusammenarbeit mit dessen Team für gefangene Ionen beinhalten, das verwandte Forschungen zur skalierbaren Verarbeitung von Quanteninformationen mit gefangenen Ionen durchführt.

Die TIQI-Gruppe betreibt mehrere experimentelle Setups, die unterschiedliche wissenschaftliche Ziele verfolgen, aber eine gemeinsame Architektur des Kontrollsystems und Software teilen. Eingebettete und softwaregesteuerte Geräte werden in Experimenten mit gefangenen Ionen umfassend eingesetzt, um beispielsweise Hunderte synchronisierter arbiträrer Wellenformen zu erzeugen, schnelle digitale und analoge Datenerfassung durchzuführen, Echtzeitüberwachung und -kontrolle zu ermöglichen, gemischte PID-Servoschleifen zu implementieren oder untergeordnete Hardware im Setup zu koordinieren.

Wir suchen einen Software-/Embedded Systems Engineer, der hilft, die Software und Firmware zu entwickeln, zu warten und zu verbessern, die unsere Experimente unterstützen. Diese Arbeit umfasst sowohl niedrigstufige eingebettete Systeme als auch höherstufige Steuerungssoftware und beinhaltet die Mitgestaltung unserer Architektur des experimentellen Kontrollsystems über einen längeren Zeitraum.

Je nach Hintergrund des Kandidaten kann sich die Rolle stärker auf eingebettete Software und Firmware für niedrigstufige Geräte oder mehr auf höherstufige, Python-basierte Steuerungssoftware, Automatisierung und Systemintegration konzentrieren. Wir sind auch sehr an Kandidaten interessiert, die sich in beiden Bereichen wohlfühlen.

Ein Experiment mit gefangenen Ionen wird durch eine Vielzahl elektronischer und rechnergestützter Geräte betrieben, einschließlich Systemen auf einem Chip, die eingebettetes Linux oder Bare-Metal-Software ausführen, sowie höherstufiger Softwaredienste, die auf Windows- oder Linux-Workstations laufen. Standalone-CPUs, die Bare-Metal-Software oder Linux ausführen, werden ebenfalls in Geräten wie dem Raspberry Pi verwendet. Gemeinsam sind diese Komponenten vernetzt, um ein laborweites experimentelles Kontrollsystem zu bilden.

Als Software-/Embedded Systems Engineer in unserem gemischten Team von Physikern und Ingenieuren werden Sie:

• Software über verschiedene Schichten des Kontrollsystems entwickeln, warten und debuggen, von niedrigstufiger Software und Firmware auf eingebetteten Hardwareplattformen bis hin zu höherstufiger Steuerungs-, Automatisierungs- und Überwachungssoftware, einschließlich Hardwaretreibern, Kommunikations-APIs, Steuerungs- und Überwachungsdiensten, spezialisierten Bibliotheken für numerische/wissenschaftliche Berechnungen und gemeinsamer Softwareinfrastruktur, die im gesamten Labor verwendet wird.
• Software- und Firmware-Repositories gemäß den branchenüblichen Praktiken der Softwareentwicklung wie Versionskontrolle, Unit-Tests, CI/CD und Dokumentation erstellen, verbessern und pflegen.
• Die Architektur des breiteren experimentellen Kontrollsystems mitgestalten, Engpässe und 'Schmerzpunkte' voraussehen und die Arbeit entsprechend priorisieren.
• Endbenutzer des Kontrollsystems unterstützen und beraten sowie zur Dokumentation, Beispielen und Schulungsmaterialien beitragen.

Allgemeine Informationen: Unsere eingebettete Software ist derzeit hauptsächlich in C/C++ geschrieben, während die höherstufige Steuerungssoftware und -dienste umfangreich Python nutzen. Unser FPGA-Gateware ist hauptsächlich in Verilog/SystemVerilog für AMD-FPGAs und SoCs geschrieben. Unser FPGA-Workflow basiert auf einer Kombination aus Open-Source- und AMD-Tools, einschließlich Vivado/Vitis, Verilator, Icarus Verilog, cocotb und Migen.

Diese Position bietet sowohl Berufseinsteigern als auch erfahrenen Ingenieuren die Möglichkeit, Teil des schnell wachsenden Bereichs der Quanten-Technologie zu werden, indem sie interessante Software- und Firmware-Architekturen und -Designs mit modernster experimenteller Physik kombinieren und Einblicke in eine Vielzahl von Herausforderungen und Lernmöglichkeiten in einem sich schnell entwickelnden Forschungsumfeld erhalten.

Die Position wird der TIQI-Gruppe zugeordnet, aber Ihre Beiträge werden sowohl für die TIQI-Gruppe als auch für den PSI Quantum Computing Hub wichtig sein. Die Position wird auf Basis eines befristeten Vertrags angeboten; eine Verlängerung zu einer langfristigen Rolle kann möglich sein.

Profil: Quantencomputing mit gefangenen Ionen ist ein sich schnell veränderndes, vielfältiges Feld, und wir suchen Menschen mit einem breiten Spektrum an Fähigkeiten, Wissen und Interessen. Sie sind eine Person, die ein Umfeld schätzt, in dem Ihre Beiträge und Aufgaben weitgehend selbstgesteuert sind, und kontinuierliches, unabhängiges Lernen am Arbeitsplatz wird entscheidend sein. Sie werden in einem Team arbeiten, das überwiegend aus Physikern besteht, und Ihr ingenieurtechnisches Know-how wird eine entscheidende Rolle spielen, während Ihre Erfahrung mit der Ionenfalle wächst:

• Sie genießen es, Kollegen zu beraten und zu schulen, helfen, interdisziplinäre Projekte mit einem ingenieurtechnischen Bestandteil zu definieren und zu betreuen, und leiten die Entscheidungsfindung und Planung im Zusammenhang mit der experimentellen Kontrolle.
• Sie haben einen starken Hintergrund in mindestens einem der folgenden Bereiche:
• Eingebettete Software und Firmware: Sie sind versiert in modernem eingebettetem C/C++ und haben an teamorientierten, kollaborativen Projekten mit FPGAs oder ASICs gearbeitet. Erfahrung in FPGA-Projekten ist wichtig, da Sie bei der Wartung unserer bestehenden FPGA-Designs helfen und die Bemühungen der FPGA-Ingenieure bei neuen Projekten koordinieren werden. Für Kandidaten mit einem Fokus auf Embedded sind die relevantesten Erfahrungen die Entwicklung von Instrumentierung für wissenschaftliche, Test- und Mess- oder Quantensteuerungsanwendungen.
• Höherstufige Steuerungs- und Automatisierungssoftware: Sie haben starke Erfahrungen in der wissenschaftlichen und technischen Softwareentwicklung, insbesondere in Python, einschließlich Automatisierung, Steuerungssoftware, Datenerfassung, APIs, GUIs und Systemintegration. Sie sind mit branchenüblichen Praktiken der Softwareentwicklung, einschließlich Versionskontrolle, Unit-Tests, Build-Automatisierung/CI usw., vertraut.
• Kandidaten, die beide Profile kombinieren, sind besonders willkommen, aber eine tiefe Stärke in einem Bereich zusammen mit dem Interesse, in den anderen zu wachsen, ist ebenfalls sehr wertvoll. Das tägliche Gleichgewicht der Verantwortlichkeiten wird durch die Stärken und Interessen des Kandidaten geprägt.
• Frühere Erfahrungen in der physikalischen Forschung, insbesondere in der Quanteninformationswissenschaft, Atomphysik, Spektroskopie, Laserphysik oder verwandten Themen, sind sehr wertvoll.
• Erfahrungen mit und/oder Interesse an einigen der folgenden Themen sind ebenfalls wünschenswert: SCADA/expertielle Automatisierung, UNIX/Linux-Entwicklung und Systemadministration, niederrauschende Analog-/RF-Elektronik, PCB-Design, Desktop-GUI-Design, Web-Frontend- und/oder Backend-Design.

Vorwissen über diese Plattformen und Systeme ist hilfreich, aber nicht erforderlich.

Bildung & Sprachen: Sie haben mindestens einen Master-Abschluss in Elektrotechnik, Informatik, Physik oder einem eng verwandten Bereich oder einen Bachelor-Abschluss mit mehreren Jahren Erfahrung. Sie verfügen über ausgezeichnete Englischkenntnisse; Deutschkenntnisse sind von Vorteil, aber nicht erforderlich. Jüngere Absolventen der ETH/EPFL mit großem Interesse an den besprochenen Themen sind ebenfalls ermutigt, sich zu bewerben.

Wir bieten: Ihre Arbeit mit Einfluss: Werden Sie Teil der ETH Zürich, die nicht nur Ihre berufliche Entwicklung unterstützt, sondern auch aktiv zu positiven Veränderungen in der Gesellschaft beiträgt. Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir setzen uns für Chancengleichheit ein, schätzen Vielfalt und fördern ein Arbeits- und Lernumfeld, in dem die Rechte und die Würde aller Mitarbeiter und Studierenden respektiert werden. Besuchen Sie unsere Website für Chancengleichheit und Vielfalt, um zu erfahren, wie wir ein faires und offenes Umfeld gewährleisten, das es jedem ermöglicht, zu wachsen und zu gedeihen. Nachhaltigkeit ist ein Kernwert für uns – wir arbeiten konsequent auf eine klimaneutrale Zukunft hin.