Software/Embedded Systems Engineer für Quanten-Experimentalkontrolle und Automatisierung

Die Trapped Ion Quantum Information group (TIQI) betreibt Forschung im Quantenbereich unter Verwendung von gefangenen Ionen mit Fokus auf Quanteninformationsverarbeitung, Quantenmetrologie und grundlegenden Fragen der Quantenphysik. Unsere Forschung wird durch eine Kombination aus der Bewältigung technologischer Herausforderungen und der Entwicklung neuartiger Techniken für die Quantenkontrolle vorangetrieben. Die TIQI group ist eng mit dem ETHZ-PSI Quantum Computing Hub verbunden, und die ausgeschriebene Position wird eine enge Zusammenarbeit mit dessen Trapped-Ion-Team beinhalten, welches verwandte Forschung zur skalierbaren Trapped-Ion-Quanteninformationsverarbeitung betreibt. Die TIQI group betreibt mehrere experimentelle Aufbauten, die unterschiedliche wissenschaftliche Ziele verfolgen, aber eine gemeinsame Steuerungsarchitektur und Software teilen. Embedded- und softwaregesteuerte Geräte werden in Trapped-Ion-Experimenten intensiv eingesetzt, zum Beispiel um hunderte von synchronisierten beliebigen Wellenformen zu generieren, schnelle digitale und analoge Datenerfassung durchzuführen, Echtzeitüberwachung und -steuerung zu ermöglichen, Mixed-Signal-PID-Regelkreise zu implementieren oder die Hardware auf niedrigerer Ebene über den gesamten Aufbau hinweg zu koordinieren. Wir suchen einen Software/Embedded Systems Engineer, der bei der Entwicklung, Wartung und Verbesserung der Software und Firmware hilft, die unsere Experimente unterstützen. Diese Arbeit erstreckt sich sowohl auf Low-Level-Embedded-Systeme als auch auf Steuerungssoftware auf höherer Ebene und beinhaltet die Mitgestaltung unserer experimentellen Steuerungsarchitektur langfristig. Je nach Hintergrund des Kandidaten kann sich die Rolle stärker auf Embedded-Software und Firmware für Low-Level-Geräte oder stärker auf höherwertige Python-basierte Steuerungssoftware, Automatisierung und Systemintegration konzentrieren. Wir sind auch sehr an Kandidaten interessiert, die sich wohl dabei fühlen, in beiden Bereichen zu arbeiten. Ein Trapped-Ion-Experiment wird durch eine Vielzahl von elektronischen und computergestützten Geräten betrieben, einschließlich Systems-on-Chip, die Embedded Linux oder Bare-Metal-Software zusammen mit kundenspezifischer FPGA-Gateware ausführen, sowie Software-Services auf höherer Ebene, die auf Windows- oder Linux-Workstations laufen. Standalone-Embedded-CPUs, die Bare-Metal-Software oder Linux ausführen, werden ebenfalls in Geräten wie dem Raspberry Pi verwendet. Zusammen werden diese Komponenten vernetzt, um ein laborweites experimentelles Steuerungssystem zu bilden. Als Software/Embedded Systems Engineer in unserem gemischten Team aus Physikern und Ingenieuren werden Sie: Software über verschiedene Ebenen des Steuerungssystems hinweg entwickeln, warten und debuggen, von Low-Level-Software und Firmware auf Embedded-Hardwareplattformen bis hin zu Steuerungs-, Automatisierungs- und Überwachungssoftware auf höherer Ebene, 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 in Übereinstimmung mit branchenüblichen Software-Engineering-Praktiken wie Versionskontrolle, Unit-Testing, CI/CD und Dokumentation erstellen, verbessern und warten. Helfen, die Architektur des breiteren experimentellen Steuerungssystems zu gestalten, Engpässe und „Pain Points“ vorherzusehen und die Arbeit entsprechend zu priorisieren. Endnutzer des Steuerungssystems unterstützen und beraten sowie zu Dokumentation, Beispielen und Schulungsmaterialien beitragen. Allgemeine Informationen Unsere Embedded-Software wird derzeit hauptsächlich in C/C++ geschrieben, während Steuerungssoftware und -dienste auf höherer Ebene intensiv Python nutzen. Unsere FPGA-Gateware wird meist in Verilog/SystemVerilog für AMD FPGAs und SoCs geschrieben. Unser FPGA-Workflow stützt sich auf eine Kombination aus Open-Source- und AMD-Tools, einschließlich Vivado/Vitis, Verilator, Icarus Verilog, cocotb und Migen. Diese Position bietet sowohl Kandidaten am Anfang ihrer Karriere als auch erfahrenen Ingenieuren die Möglichkeit, Teil des schnell aufstrebenden Feldes der Quantentechnologie zu werden, wobei interessante Software- und Firmware-Architektur und -Design mit modernster experimenteller Physik kombiniert werden, und bietet Einblicke in eine breite Palette von Herausforderungen und Lernmöglichkeiten in einem schnelllebigen Forschungsumfeld. Die Position ist der TIQI group zugeordnet, aber Ihre Beiträge werden sowohl für die TIQI group als auch für den PSI Quantum Computing Hub wichtig sein. Die Position wird auf vertraglicher Befristung angeboten, eine Verlängerung zu einer langfristigen Rolle kann möglich sein. Trapped-Ion-Quantencomputing 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 genießt, in dem Ihre Beiträge und Aufgaben weitgehend selbstgesteuert sind, und kontinuierliches, unabhängiges Lernen am Arbeitsplatz wird essenziell sein. Sie werden in einem Team arbeiten, das hauptsächlich einen Hintergrund in Physik hat, und Ihr Engineering-Know-how wird eine entscheidende Rolle spielen, während Ihre Erfahrung mit dem Einfangen von Ionen wächst: Sie genießen es, Kollegen zu beraten und zu schulen, dabei zu helfen, interdisziplinäre Projekte mit einer Engineering-Komponente zu definieren und zu überwachen, und die experimentelle steuerungsbezogene Entscheidungsfindung und Planung zu leiten. Sie haben einen starken Hintergrund in mindestens einem der folgenden Bereiche: Embedded Software und Firmware: Sie beherrschen modernes Embedded C/C++ und haben an teambasierten, kollaborativen Embedded-Projekten unter Verwendung von FPGAs oder ASICs gearbeitet. Erfahrung in FPGA-Projekten ist wichtig, da