Beschleunigung von Klimasimulationen mit Quantencomputern - Ingenieur, Forschung

Location

Weßling | Germany

Job description

TÄTIGKEIT: Wissenschaftliche Tätigkeit / Projektarbeit

Ihre Mission:

Das Institut für Physik der Atmosphäre erforscht die Physik und die Chemie der globalen Atmosphäre vom Boden bis zum oberen Rand der mittleren Atmosphäre in etwa 120 km Höhe. Die Abteilung Erdsystemmodell-Evaluierung und -Analyse entwickelt innovative Methoden zur Evaluierung und Analyse von Erdsystemmodellen im Vergleich mit Beobachtungsdaten mit dem Ziel das Erdsystem besser verstehen und vorhersagen zu können. Ein Schwerpunkt der Abteilung ist die Entwicklung und Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens (ML) zur Verbesserung des Verständnisses und der Modellierung des Erdsystems.

Quantencomputer sind eine der richtungsweisenden neuen Technologien des 21. Jahrhunderts. Sie werden Berechnungen und Simulationen ermöglichen, für die herkömmliche Computer einen unerschwinglichen Zeitaufwand benötigen würden. Mit der Quantum Computing Initiative hat das DLR eine konzertierte Aktion gestartet, um Quantencomputer für Europa zu bauen und ihr Potenzial für bahnbrechende Anwendungen zu erschließen. Im Rahmen von KLIM-QML werden wir den ersten Prototyp eines mit Quantencomputern verbesserten Klimamodells entwickeln.

Aufbauend auf den Arbeiten, die im Rahmen des Synergy Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) zum Thema "Understanding and Modelling the Earth System with Machine Learning (USMILE, (" durchgeführt werden, entwickelt die KLIM-QML-Gruppe einen Prototyp eines Klimamodells auf der Grundlage des maschinellen Lernens mit Quantencomputern (QML), bei dem physikalische Parametrisierungen auf Untergitterebene durch QML-Ansätze ersetzt werden.

Die einzigartigen Möglichkeiten, die das Quantencomputing bietet, werden erforscht, um die Klimamodelle und ihren Entwicklungsprozess zu verbessern und zu beschleunigen. Diese Arbeit wird in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern durchgeführt. In dieser Stelle wird dazu zunächst nach Literaturrecherche ein Konzept erstellt, wie Klimamodelle mittels Quantencomputern beschleunigt werden können um dieses Konzept dann am Beispiel des allgemeinen atmosphärischen Zirkulationsmodell ICOsahedral Nonhydrostatic (ICON) umzusetzen.

Im Rahmen dieses Forschungsfelds umfassen Ihre Aufgaben unter anderem folgende Tätigkeiten:

• Entwicklung von Methoden zur Beschleunigung von Klimamodell-Simulationen mit Quantencomputern
  • Literaturrecherche und Anwendung dieser zur Konzepterstellung und Durchführung der Beschleunigung von Simulationen mit globalen Klimamodellen mittels Quantencomputing
  • Durchführung von Modellsimulationen mit dem ICON Modell
• Entwicklung einer Methode, um die Durchführung der Modellsimulationen mit zukünftigen Quantencomputern zu beschleunige
• Identifizierung eines geeigneten Toy Modells zur Verwendung auf verfügbaren Quantencomputern und -simulatore
• Testen der entwickelten Methoden mit verfügbaren Quantencomputern und -simulatoren und Analyse der Skalierbarkeit
• Evaluation der Simulationen mittels ESMVal­Tool
  • Vergleich mit herkömmlichen Modellen
  • Vergleich mit Beobachtungsdaten
• Erstellen von Dokumentation und Software
• enge Kooperation mit USMILE Partnern und Industriepartnern

Ihre Qualifikation:

• abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Diplom Uni/Master) der Naturwissenschaften z. B. der Fachrichtung Physik, Mathematik, Meteorologie, oder der Fachrichtung Data Science, Informatik, Raumfahrttechnik oder andere für die Tätigkeit relevante Studiengänge
• sehr gute Promotion in Physik, Meteorologie, Mathematik, Data Science, Informatik oder einer vergleichbaren Richtung
• Erfahrung in der selbständigen Bearbeitung von komplexen Forschungsaufgaben
• wissenschaftliche Exzellenz nachgewiesen durch Publikationsleistung oder Ähnliches
• Erfahrung im Umgang mit sehr großen Datenmengen
• fortgeschrittene Kenntnisse von Quantencomputing oder Klimamodellierung
• sehr gute Programmierkenntnisse, vorzugsweise Python
• sehr gute englische Sprachkenntnisse
• Reisebereitschaft
• sehr gute Kommunikations- und Teamfähigkeit
• exzellente analytische Fähigkeiten
• Voraussetzung für die Einstellung beim DLR ist die Sicherheitsüberprüfung nach dem Sicherheitsüberprüfungsgesetzt (SÜG) sowie die Bereitschaft für eine Sicherheitsüberprüfung nach §8 ff SÜG
• Erfahrung in der Umsetzung von großen Softwareentwicklungsprojekten ist von Vorteil

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert.Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können.Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (w/m/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik.Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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