具体描述
《机器人足球竞赛与设计技术》全面介绍了当前国际机器人足球的竞赛和研究内容。《机器人足球竞赛与设计技术》介绍了足球机器人系统的各个子系统，半自主足球机器人竞赛规则，机器人足球仿真技术和仿真平台。《机器人足球竞赛与设计技术》重点介绍了机器人足球策略系统的设计，以及人工智能在足球机器人系统中的一些应用。《机器人足球竞赛与设计技术》还介绍了足球机器人系统的辅助调试、分析工具的设计和开发，并给出了一个演示实例。最后，《机器人足球竞赛与设计技术》详细讲解了人形机器人的构建和相关比赛的设计。
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现代量子计算导论与应用前沿 本书导言： 在信息技术日新月异的今天，我们正站在一个全新的计算范式——量子计算——的门槛上。传统的经典计算模式在处理某些复杂问题时，如大规模因数分解、分子模拟和优化问题，已显现出其固有的局限性。量子计算，凭借其基于量子力学基本原理（叠加态、量子纠缠和隧穿效应）的新型信息处理方式，有望在这些领域带来革命性的突破。本书旨在为读者提供一个全面、深入且结构严谨的现代量子计算导论，系统梳理其理论基础、核心算法、硬件实现技术以及新兴应用领域的前沿进展。 第一部分：量子计算的物理学基础与信息论 本部分是构建量子计算理解的基石。我们将首先回顾必要的量子力学基础，重点关注希尔伯特空间、态矢量、算符（如厄米算符、投影算符）以及量子演化（薛定谔方程与时间演化算符）。随后，深入探讨量子信息学的核心概念：量子比特（Qubit）的数学描述，包括布洛赫球表示法，以及量子比特的制备与测量。 叠加态与量子纠缠是量子计算的“燃料”。我们将详细分析如何利用叠加态实现并行计算的潜力，并对双量子比特和多量子比特系统的纠缠现象进行深入剖析，包括贝尔态的构建与性质。此外，本部分还将引入量子信息论的基本度量，如冯·诺依曼熵、量子保真度和纠缠熵，为后续的算法分析奠定理论框架。 第二部分：量子逻辑门与电路设计 量子计算的“编程”是通过一系列量子逻辑门的操作实现的。本章将系统介绍基本的单比特门（如泡利门 $X, Y, Z$、哈达玛门 $H$）和多比特门（如 $CNOT, SWAP$）。我们将重点讨论通用量子计算的概念，证明任意酉矩阵操作都可以通过一组通用门集（如 $H, T, CNOT$）来近似实现。 电路设计部分将侧重于量子线路图的绘制规范与解读。读者将学习如何构建复杂的量子算法线路，理解线路的深度、宽度以及相干时间对实际执行效率的影响。此外，我们还将探讨量子纠错码的基本原理，包括比斯利编码（Shor码）和表面码的基本结构，这是实现容错量子计算的关键。 第三部分：核心量子算法的原理与实现 本部分是本书的重中之重，详细解析那些展现出指数级或多项式加速潜力的经典量子算法。 首先，我们将深入研究Shor的因式分解算法，详细阐述其依赖的量子傅里叶变换（QFT）的原理及其在周期寻找问题中的应用。接着，我们将聚焦于Grover搜索算法，分析其如何实现对无序数据库的平方加速，并探讨其振幅放大机制。 此外，本书还将涵盖一系列重要的量子算法，包括：Deutsch-Jozsa算法（最早的展示量子优越性的算法）、Simon算法，以及基于量子相位估计算法（QPE）的哈密顿量模拟方法。对于每种算法，都将提供详细的数学推导、线路结构图示，并讨论其在特定问题背景下的实际意义。 第四部分：量子硬件平台与工程挑战 理论的实现依赖于可靠的物理平台。本部分将对当前主流的量子硬件技术路线进行详尽的评述，包括它们的物理实现机制、优缺点对比和工程化挑战。 超导电路（Transmon Qubits）： 探讨基于约瑟夫森结的量子比特，重点分析其退相干机制（如$T_1, T_2$时间）以及高密度集成化面临的微波控制难题。 离子阱系统： 深入研究利用激光囚禁和操控单个离子的方案，分析其高保真度操作的优势与可扩展性的瓶颈。 拓扑量子计算（Topological Qubits）： 介绍基于任意子的理论构想，以及它在实现天然容错性方面的巨大潜力。 其他前沿技术： 简要概述基于光子、半导体量子点和中性原子的量子计算进展。 本部分还将讨论量子编译和控制电子学在将高层算法映射到特定硬件操作集（如脉冲序列）时所遇到的关键工程问题。 第五部分：量子计算的应用前沿 量子计算的价值最终体现在其解决实际问题的能力上。本部分聚焦于量子计算在科学研究和工业领域的最新应用探索。 量子化学模拟： 详细介绍如何利用变分量子本征求解器（VQE）和量子相位估计算法（QPE）来精确计算分子的基态能量和反应路径，这对于新材料设计和药物发现至关重要。 量子优化问题： 探讨量子近似优化算法（QAOA）在解决组合优化问题（如最大割问题、旅行商问题）中的应用框架，并分析其与经典启发式算法的性能对比。 量子机器学习（QML）： 介绍量子特征映射、量子核方法以及如何设计量子神经网络（QNN）来处理高维数据，分析其在模式识别和分类中的潜在优势。 结论与展望： 本书的最后一章将总结当前量子计算领域面临的“NISQ”时代（Noisy Intermediate-Scale Quantum）的局限性，并展望未来容错量子计算（FTQC）的实现路径。我们将讨论量子霸权（Quantum Supremacy）的真正含义，并对未来十年内量子技术可能对计算、加密和科学发现领域带来的颠覆性影响做出审慎的预测。本书力求为致力于深入研究量子信息科学的本科高年级学生、研究生及科研人员提供一份扎实且具有前瞻性的参考指南。
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