Natuurkundige kwantuminformatiewetenschap (PhD)

Over het werk

CritPt is een publieke benchmark van natuurkundige uitdagingen op onderzoeksniveau, bedoeld om te testen of frontier-AI-modellen echt natuurkundig onderzoeksredeneren kunnen uitvoeren in plaats van tekstboekproblemen op te lossen. De benchmarkpaper is arXiv:2509.26574 en we raden aan die te lezen voordat je solliciteert. Daarin zie je snel of dit werk je interesseert.

We zetten natuurkundigen in om natuurkundige problemen op onderzoeksniveau binnen hun eigen deelgebied aan te pakken. Afhankelijk van waar je publicatierecord bij past, kan dat betekenen: problemen creëren, ze oplossen, voltooid werk beoordelen of auditen. We spreken de specifieke opdracht met je af zodra je aan een gebied bent gekoppeld.

Dit is werk op onderzoeksniveau, geen bulkwerk. Wat je oplevert, moet volledig genoeg zijn zodat een andere specialist in je deelgebied het kan volgen en onafhankelijk kan verifiëren; schriftelijke redenering hoort daarom bij elke opdracht.

Onderzoeksgebieden in dit panel

Twaalf gebieden. We matchen nauw: je moet gepubliceerd hebben over een van deze specifieke fenomenen, niet over kwantuminformatie in brede zin. Elk gebied vermeldt de methoden die het vereist.

1. Gedistribueerde kwantumsensing en -metrologie met GHZ-probes onder ruis: gedistribueerde kwantumsensing, kwantum-Fisher-informatie, Greenberger-Horne-Zeilinger-verstrengelde probetoestanden, GHZ-diagonale ruisige toestanden, Lindblad-mastervergelijkingen, meerparametrische fase-estimatie, distributie van verstrengeling in kwantumnetwerken.

1. Kwantumoptica: tweemodussqueezing, SU(1,1)-interferometrie, homodyne detectie met verlies: optische parametrische versterking, tweemodig squeezed vacuüm, twee-fotonformalismus voor zijbandmodi, Bogoliubov-transformatie van veldoperatoren, SU(1,1) niet-lineaire interferometrie, getrapte fasegevoelige versterking met tussenliggend verlies, gebalanceerde homodyne detectie van kwadratuurzijbanden, bundelsplitsermodel van optisch verlies en detectie-inefficiëntie.

1. Kwantum-Shannontheorie: Holevo- en toegankelijke informatie, klassieke capaciteit: Holevo-informatie, toegankelijke informatie van kwantumensembles, klassieke capaciteit van kwantumkanalen, klassiek-kwantumtoestanden, von Neumann-entropie, optimaliteitsvoorwaarden voor informatie-maximaliserende ensembles, convexe optimalisatie over kansverdelingen.

1. Holografische codes en random-tensornetwerken, Haar-middeling over O(N): Niet-isometrische holografische codes, Haar-middeling over de orthogonale groep, Weingarten-calculus, random-tensornetwerkmodellen van holografie, momenten van willekeurige lineaire afbeeldingen, postselectie op fiduciale toestanden, reconstructie van het inwendige van een zwart gat.

1. Matrix product states, sequentiële generatie, holografische kwantumsimulatie: Matrix product states, eindig gecorreleerde toestanden, sequentiële generatie van matrix product states, isometrische tensornetwerkcircuits, transfermatrixformalisme voor correlatiefuncties, exponentiële afname van correlaties, holografische kwantumsimulatie, bonddimensie en verstrengelingsstructuur.

1. Eigenstate-naar-Hamiltoniaan-constructie, commutant-algebra's, bewegingsconstanten: Eigenstate-naar-Hamiltoniaan-constructie, symmetrische Hamiltoniaanconstructie uit bewegingsconstanten, kwantumcovariantiematrixmethode, commutant-algebra's van lokale Hamiltoniaanfamilies, Pauli-string-operatorbases, Jordan-Wigner-transformatie, exacte diagonalisatie van spin-ketens.

1. Kwantumgelimiteerde beeldvorming en superresolutie: QFI, spatial-mode demultiplexing: kwantum-Fisher-informatie, kwantum-Cramér-Rao-grens, Sudarshan-Glauber-P-representatie, mutuele coherentiematrix van thermische bronnen, point spread function en diffractiebegrensde beeldvorming, zwakke-bron-eenfotonregime, spatial-mode demultiplexing, directe beeldvorming en de Rayleigh-resolutielimiet.

1. Kwantumwandelingen en ruimtelijke zoektocht op grafen, degeneratieve perturbatietheorie: Continue-tijd-kwantumwandeling, ruimtelijke zoektocht op grafen, spectra van graafadjacentiematrices, simplex van volledige grafen en afgeknotte simplexroosters, degeneratieve perturbatietheorie, symmetrie-gereduceerde invariante deelruimten, kritische sprongsnelheid en het vermijden van niveausnijding.

1. Kwantumgrondslagen: hogere-orde-interferentie, Sorkinparameter, GPT's als informatiebron: Hogere-orde-interferentie, Sorkinparameter, meerpadse enkeldeeltjesinterferometrie, ruimtelijke superpositie als informatiebron, gegeneraliseerde probabilistische theorieën, klassieke correlatiepolytopen, fingerprinting-ongelijkheid, enkeldeeltjes-meervoudige-toegangskanalen.

1. Kwantumgrondslagen: gegeneraliseerde niet-contextualiteit, KCBS, ontologische modellen: Gegeneraliseerde niet-contextualiteit, Kochen-Specker-contextualiteit, KCBS-ongelijkheid, niet-contextuele ontologische modellen, gegeneraliseerde probabilistische theorieën, simplex-inbedding, lineair programmeren voor niet-klassiekheid, onscherpe metingen en POVM's, robuustheid tegen witte ruis.

1. Kwantum-Shannontheorie: private toestanden, kwantum- en private capaciteit, superactivering: Private toestanden en private bits, Choi-Jamiolkowski-kanaal-toestanddualiteit, kwantumcapaciteit en coherente informatie, private capaciteit van kwantumkanalen, Werner-toestanden en projecties op symmetrische deelruimten, degradeerbare en antidegradeerbare kanalen, superadditiviteit en superactivering van kwantumcapaciteit, spin-alignment-vermoeden.

1. Kwantumrelatieve entropie, sterke dataprocessing, contractiecoëfficiënten van qubitkanalen: Kwantumrelatieve entropie, dataprocessingongelijkheid voor relatieve entropie, contractiecoëfficiënten van kwantumkanalen, sterke dataprocessingongelijkheden, qubit-amplitudeverdampingskanaal, monotone Riemannse metrieken en de Bogoliubov-Kubo-Mori-metriek, Bloch-bolrepresentatie van qubitkanalen, contractiegrenzen voor de spoorafstand.

Methoden die we in je eigen publicaties verwachten te vinden

Je moet kunnen wijzen op je eigen papers die ten minste een van de volgende families aantonen:

• Entropisch en informatietheoretisch: von Neumann-entropie, Holevo-grens, coherente informatie, contractiecoëfficiënten, Choi-Jamiolkowski-dualiteit
• Open kwantumsystemen: Lindblad-mastervergelijkingen, kwantumkanalen, degradeerbare en antidegradeerbare kanalen, amplitudeverdampings- en dephasingmodellen
• Random matrix en Haar-integratie: Weingarten-calculus, momenten van willekeurige lineaire afbeeldingen, Haar-middeling over de orthogonale groep
• Tensornetwerk: matrix product states, transfermatrixformalisme, isometrische tensornetwerkcircuits, exacte diagonalisatie van spin-ketens
• Convex en geometrisch: convexe optimalisatie over kansverdelingen, simplex-inbedding, correlatiepolytopen, lineair programmeren voor niet-klassiekheid
• Schattingstheorie: kwantum-Fisher-informatie, kwantum-Cramér-Rao-grenzen, meerparametrische fase-estimatie

Wie we zoeken

Een PhD in kwantuminformatie, kwantumoptica of een nauw verwant vakgebied. Dit is een harde eis. Postdoctorale onderzoekers, onderzoekswetenschappers en junior faculteitsleden passen het beste. Senior PhD-studenten met een sterk record als eerste auteur zijn welkom om te solliciteren.

Gepubliceerd werk over het specifieke fenomeen hierboven, niet over het aangrenzende. Dit is de meest voorkomende reden dat we anders uitstekende natuurkundigen afwijzen. Als je de informatietheoretische toolkit elders hebt toegepast, is dat niet genoeg als je papers niet over het betreffende fenomeen gaan.

Een verifieerbaar publicatierecord. Drie tot vijf representatieve papers met arXiv-ID's of DOI's, idealiter uit de afgelopen vijf jaar. Eerste auteur heeft sterke voorkeur. Elke paper die je noemt, wordt tegen het openbare record gecontroleerd.

Werkvaardigheid met LaTeX, Python, SymPy en Jupyter. Enige bekendheid met een agentische code-extensie in VS Code is nuttig. Hiaten hier zijn acceptabel als je ze eerlijk aangeeft.

Engels op B2 of hoger, inclusief schriftelijke redenering. Een groot deel van de waarde die je toevoegt, zit in hoe helder je je argument uiteenzet.

Sollicitatiestappen

1. Solliciteer en vul het bijgevoegde formulier in. Basisgegevens, opleiding, onderzoekservaring, je zelfattestatie over methoden en tot vijf van de bovenstaande gebieden waar je het beste bij past. Geef voor elk gebied dat je selecteert een arXiv-ID of DOI van je eigen paper als bewijs, met je auteurspositie en de methoden die het aantoont. Een selectie zonder bewijs wordt niet gescoord.
2. We verifiëren je papers en auteurschap tegen het openbare record.
3. Dan gebeurt een van twee dingen. Of we nemen je direct aan boord, of we nodigen je uit voor een korte live afstemmingscall om het gebied en de opdracht met je af te spreken.
4. Een korte beoordeling van 30 tot 45 minuten kan worden toegevoegd, maar alleen waar we die nodig hebben. De meeste sollicitanten krijgen er geen.

Toewijding en tarief

10 uur per week, volgehouden over een periode van 8 tot 10 weken, met onmiddellijke start. Op afstand en asynchroon zonder vaste uren.

$80 tot $110 per uur, bepaald door de diepte van de match met het deelgebied.