Postdoctoral Researcher in Quantum Computing for Fluid Dynamics

Join us in exploring the future of computational fluid dynamics. Wie können Quantencomputer uns helfen, turbulente Strömungen zu simulieren, die über die Möglichkeiten heutiger klassischer Computer hinausgehen? Wir suchen einen hochmotivierten Postdoktoranden, um unser Team an der ETH Zürich zu verstärken und Quantenalgorithmen für turbulente Fluiddynamik zu untersuchen. Das Projekt konzentriert sich auf die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) und deren potenzielle Implementierung auf zukünftiger Quantenhardware, mit Anwendungen auf industriell relevante Strömungen, die komplexe Geometrien und nicht triviale Randbedingungen beinhalten.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit IBM durchgeführt, was die Möglichkeit bietet, an der Schnittstelle von computergestützter Fluiddynamik, Quantencomputing und Hochleistungswissenschaftlichem Rechnen zu arbeiten und mit Forschern aus Wissenschaft und Industrie in Kontakt zu treten. Sie werden erhebliche wissenschaftliche Unabhängigkeit haben, während Sie eng mit den Projektteams von ETH und IBM zusammenarbeiten. Die anfängliche Anstellung ist auf ein Jahr befristet, mit der Möglichkeit, das Projekt basierend auf den Forschungsergebnissen und der Projektbewertung auf ein zweites Jahr zu verlängern.

Sie werden die Forschungsaktivitäten zu quantenbasierten Ansätzen in der Fluiddynamik leiten und zur Definition der Richtung des Projekts beitragen. Ihre Aufgaben umfassen:

• Untersuchung von Lattice-Boltzmann-Algorithmen, die für die Implementierung auf Quantencomputern geeignet sind, einschließlich verschiedener Ansätze zur Linearisierung wie Kolmogorov-, Koopman- und Carleman-Methoden.
• Studie quantenalgorithmischer Ansätze zur Lösung der resultierenden Probleme, einschließlich spärlicher Hamilton-Methoden, Blockcodierung und Quantenlinearsystemalgorithmen (QLSAs).
• Entwicklung und Untersuchung neuartiger Linearisierungs-, Integrations- und Algorithmusansätze, wo bestehende Methoden für LBM nicht gut geeignet sind.
• Erforschung hybrider klassisch-quanten Ansätze, einschließlich der Kombination von LBM zur Wandbehandlung mit Navier-Stokes-Formulierungen für innere Strömungen.
• Vergleich von LBM mit alternativen Formulierungen, insbesondere Navier-Stokes, hinsichtlich der Anforderungen an Quantenressourcen, numerischer Stabilität, Skalierbarkeit und Eignung für realistische Anwendungen.
• Quantifizierung des Potenzials für quantenbasierte Vorteile in Fluiddynamikproblemen bei hohen Reynolds-Zahlen, einschließlich des Einflusses der Strömungsgeometrie.
• Entwicklung theoretischer und rechnerischer Beweise für quantenbasierte Vorteile bei einem vereinfachten, aber industriell relevanten Fluiddynamikproblem.
• Je nach Forschungsergebnissen Entwicklung eines Machbarkeitsnachweises mit komplexer Geometrie und nicht trivialen Randbedingungen.
• Präsentation der Forschungsergebnisse vor den Projektteams von ETH und IBM, etwa alle zwei Wochen, und Mitwirkung an der Projektplanung und wissenschaftlichen Diskussionen.
• Veröffentlichung Ihrer Ergebnisse in hochwertigen wissenschaftlichen Zeitschriften und Präsentation auf internationalen Konferenzen.

Profil: Sie bringen einen starken Hintergrund in Quantenphysik, computergestützter Wissenschaft und ein echtes Interesse an der Entwicklung neuer Ansätze an der Schnittstelle von Fluiddynamik und Quantencomputing mit. Insbesondere:

• Sie haben einen Doktortitel in computergestützter Fluiddynamik, angewandter Mathematik, Physik, Informatik, Quantencomputing oder einem eng verwandten Bereich.
• Sie verfügen über umfassende Fachkenntnisse in: computergestützter Fluiddynamik, Quantenphysik, Quantenalgorithmen oder Quantencomputing.
• Sie haben Erfahrung in der Entwicklung und Analyse numerischer oder computergestützter Methoden für wissenschaftliche Anwendungen.
• Sie sind in der Lage, unabhängig an technisch anspruchsvollen Forschungsfragen zu arbeiten und neue Ansätze zu formulieren, wenn bestehende Methoden unzureichend sind.
• Sie haben starke analytische und problemlösende Fähigkeiten und fühlen sich wohl dabei, über disziplinäre Grenzen hinweg zu arbeiten.
• Sie kommunizieren wissenschaftliche Ergebnisse klar in schriftlichem und gesprochenem Englisch und arbeiten gerne mit Forschern aus verschiedenen Hintergründen zusammen.
• Erfahrung mit Hochleistungsrechnen, wissenschaftlicher Programmierung und/oder Quantencomputing-Frameworks ist für diese Position von großer Bedeutung.

Wir begrüßen Bewerbungen von Kandidaten, deren Fachwissen nicht jeden Aspekt des Projekts abdeckt, die jedoch eine starke Grundlage in einem seiner Kernbereiche mitbringen und motiviert sind, interdisziplinär zu arbeiten.

Wir bieten: Sie werden Teil der Gruppe für computergestützte Kinetik am D-MAVT, einer interdisziplinären Forschungsumgebung an der ETH Zürich, die an computergestützter Fluiddynamik arbeitet. Die Position bietet die Möglichkeit, an einem zeitgemäßen und herausfordernden Forschungsproblem zu arbeiten, das potenziell Auswirkungen auf die Zukunft des wissenschaftlichen Rechnens hat.

Insbesondere profitieren Sie von:

• Einem intellektuell ehrgeizigen Forschungsprojekt an der Schnittstelle von Quantencomputing, computergestützter Fluiddynamik und Hochleistungsrechnen.
• Direkter Zusammenarbeit mit IBM-Forschern und Einblick in eine industrielle Forschungsumgebung.
• Der Möglichkeit, die Forschungsrichtung zu gestalten und eigene wissenschaftliche Ideen zu entwickeln.
• Zugang zur Forschungsumgebung und Infrastruktur der ETH Zürich.
• Möglichkeiten, Ihre Arbeit international zu veröffentlichen und zu präsentieren.
• Ein hoch internationales und interdisziplinäres Forschungsumfeld in Zürich.
• Berufliche Entwicklungsmöglichkeiten und Unterstützung für Ihre wissenschaftliche Karriere.
• Das Engagement der ETH Zürich für eine nachhaltige und klimaneutrale Universität.
• Eine Reihe von Vorteilen, einschließlich Angebote für öffentliche Verkehrsmittel und andere Mobilitätsangebote, Zugang zum ASVZ-Sportprogramm mit mehr als 120 Sportarten, Kinderbetreuungsoptionen und attraktive Pensionsleistungen.

Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir setzen uns für Chancengleichheit ein, schätzen Vielfalt und pflegen 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.

Fragen zur Position richten Sie bitte an Prof. Ilya Karlin (keine Bewerbungen).

Die ETH Zürich ist eine der weltweit führenden Universitäten, die sich auf Wissenschaft und Technologie spezialisiert hat. Wir sind bekannt für unsere hervorragende Ausbildung, bahnbrechende Grundlagenforschung und den direkten Transfer neuen Wissens in die Gesellschaft. Über 30.000 Menschen aus mehr als 120 Ländern finden unsere Universität als einen Ort, der unabhängiges Denken fördert und ein Umfeld schafft, das Exzellenz inspiriert. Im Herzen Europas gelegen, aber mit Verbindungen in die ganze Welt, arbeiten wir gemeinsam daran, Lösungen für die globalen Herausforderungen von heute und morgen zu entwickeln.