🔷 C# SDK v1.4.1

.NET 생태계를 위한 양자 컴퓨팅 라이브러리 - Unity, Xamarin 완벽 호환

설치

NuGet Package Manager

PowerShellInstall-Package CQMDesk.Quantum -Version 1.4.1

.NET CLI

Bashdotnet add package CQMDesk.Quantum --version 1.4.1

PackageReference (csproj)

XML<PackageReference Include="CQMDesk.Quantum" Version="1.4.1" />

빠른 시작

기본 예제 (.NET 6+)

C#using CQMDesk.Quantum;

// 2큐비트 Bell 상태 생성
var qc = new QuantumCircuit(2);
qc.H(0);            // Hadamard gate on qubit 0
qc.CX(0, 1);        // CNOT gate (control: 0, target: 1)
qc.MeasureAll();

// 시뮬레이터 실행
var sim = new Simulator();
var result = await sim.RunAsync(qc, shots: 1000);

Console.WriteLine(result.GetCounts());
// Output: { "00": 502, "11": 498 }

Unity 예제

C#using UnityEngine;
using CQMDesk.Quantum;
using System.Threading.Tasks;

public class QuantumManager : MonoBehaviour
{
    private Simulator simulator;
    
    async void Start()
    {
        simulator = new Simulator();
        
        var qc = new QuantumCircuit(3);
        qc.H(0);
        qc.H(1);
        qc.H(2);
        qc.MeasureAll();
        
        var result = await simulator.RunAsync(qc, 1000);
        
        Debug.Log($"Quantum Result: {result.GetCounts()}");
    }
}

주요 기능

1. 양자 회로 생성

C#var qc = new QuantumCircuit(4);  // 4큐비트 회로

// 기본 게이트
qc.H(0);                    // Hadamard
qc.X(1);                    // Pauli-X (NOT)
qc.Y(2);                    // Pauli-Y
qc.Z(3);                    // Pauli-Z

// 회전 게이트
qc.RX(Math.PI / 4, 0);      // X축 회전
qc.RY(Math.PI / 2, 1);      // Y축 회전
qc.RZ(Math.PI, 2);          // Z축 회전

// 제어 게이트
qc.CX(0, 1);                // CNOT
qc.CZ(1, 2);                // Controlled-Z
qc.CCX(0, 1, 2);            // Toffoli (CCX)

// 기타
qc.Swap(0, 1);              // SWAP
qc.Measure(0, 0);           // 측정

2. Fluent API (메서드 체이닝)

C#var qc = new QuantumCircuit(3)
    .H(0)
    .CX(0, 1)
    .CX(1, 2)
    .MeasureAll();

3. 고급 시뮬레이션

C#var sim = new Simulator(new SimulatorOptions
{
    Backend = Backend.Statevector,
    Optimization = OptimizationLevel.High,
    Threads = 4,
    Seed = 42
});

var options = new RunOptions
{
    Shots = 10000,
    MemoryLimit = "8GB"
};

var result = await sim.RunAsync(qc, options);

// 결과 확인
var counts = result.GetCounts();
var statevector = result.GetStatevector();
var probabilities = result.GetProbabilities();

4. ASP.NET Core 통합

C#using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using CQMDesk.Quantum;

[ApiController]
[Route("api/quantum")]
public class QuantumController : ControllerBase
{
    private readonly ISimulator _simulator;
    
    public QuantumController(ISimulator simulator)
    {
        _simulator = simulator;
    }
    
    [HttpPost("bell-state")]
    public async Task<ActionResult<Result>> CreateBellState()
    {
        var qc = new QuantumCircuit(2);
        qc.H(0);
        qc.CX(0, 1);
        qc.MeasureAll();
        
        var result = await _simulator.RunAsync(qc, 1000);
        return Ok(result);
    }
    
    [HttpPost("grover/{numQubits}")]
    public async Task<ActionResult<Result>> RunGrover(int numQubits)
    {
        var qc = BuildGroverCircuit(numQubits);
        var result = await _simulator.RunAsync(qc, 5000);
        return Ok(result);
    }
}

API 레퍼런스

QuantumCircuit

메서드	파라미터	설명
H(int qubit)	qubit: 큐비트 인덱스	Hadamard 게이트 적용
X(int qubit)	qubit: 큐비트 인덱스	Pauli-X 게이트 적용
CX(int control, int target)	control, target: 큐비트 인덱스	CNOT 게이트 적용
RX(double angle, int qubit)	angle: 라디안, qubit: 인덱스	X축 회전 게이트
Measure(int qubit, int cbit)	qubit, cbit: 인덱스	단일 큐비트 측정
MeasureAll()	없음	전체 큐비트 측정

Simulator

메서드	반환 타입	설명
RunAsync(QuantumCircuit, int)	Task<Result>	회로 실행 (기본)
RunAsync(QuantumCircuit, RunOptions)	Task<Result>	회로 실행 (고급)
GetAvailableBackends()	IEnumerable<string>	사용 가능한 백엔드 목록

Result

메서드	반환 타입	설명
GetCounts()	Dictionary<string, int>	측정 결과 카운트
GetStatevector()	ComplexVector	상태 벡터
GetProbabilities()	double[]	확률 분포

고급 예제

병렬 시뮬레이션

C#var circuits = GenerateCircuits();
var sim = new Simulator();

var tasks = circuits.Select(qc => sim.RunAsync(qc, 1000));
var results = await Task.WhenAll(tasks);

foreach (var result in results)
{
    Console.WriteLine(result.GetCounts());
}

Unity 게임 예제 - 양자 난수 생성기

C#using UnityEngine;
using CQMDesk.Quantum;
using System.Threading.Tasks;

public class QuantumRandomGenerator : MonoBehaviour
{
    private Simulator simulator;
    
    void Start()
    {
        simulator = new Simulator();
    }
    
    public async Task<int> GenerateRandomNumber(int max)
    {
        int numQubits = (int)Math.Ceiling(Math.Log2(max));
        
        var qc = new QuantumCircuit(numQubits);
        
        // 모든 큐비트에 Hadamard 적용 (균등 분포)
        for (int i = 0; i < numQubits; i++)
        {
            qc.H(i);
        }
        qc.MeasureAll();
        
        var result = await simulator.RunAsync(qc, 1);
        var measurement = result.GetCounts().Keys.First();
        
        // 이진수를 정수로 변환
        int random = Convert.ToInt32(measurement, 2);
        
        return random % max;
    }
    
    async void OnButtonClick()
    {
        int random = await GenerateRandomNumber(100);
        Debug.Log($"Quantum Random: {random}");
    }
}

Xamarin 모바일 앱 예제

C#using Xamarin.Forms;
using CQMDesk.Quantum;

public class QuantumPage : ContentPage
{
    private Simulator simulator;
    private Label resultLabel;
    
    public QuantumPage()
    {
        simulator = new Simulator();
        
        var button = new Button { Text = "Run Quantum Circuit" };
        button.Clicked += OnButtonClicked;
        
        resultLabel = new Label();
        
        Content = new StackLayout
        {
            Children = { button, resultLabel }
        };
    }
    
    async void OnButtonClicked(object sender, EventArgs e)
    {
        var qc = new QuantumCircuit(2);
        qc.H(0);
        qc.CX(0, 1);
        qc.MeasureAll();
        
        var result = await simulator.RunAsync(qc, 1000);
        
        resultLabel.Text = $"Results: {result.GetCounts()}";
    }
}

의존성 주입 (DI) 설정

C#// Program.cs (.NET 6+)
using CQMDesk.Quantum;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Quantum SDK 서비스 등록
builder.Services.AddQuantum(options =>
{
    options.Backend = Backend.Statevector;
    options.Optimization = OptimizationLevel.High;
    options.DefaultShots = 1000;
});

var app = builder.Build();
app.Run();

xUnit 테스트

C#using Xunit;
using CQMDesk.Quantum;

public class QuantumCircuitTests
{
    [Fact]
    public async Task TestBellState()
    {
        var qc = new QuantumCircuit(2);
        qc.H(0);
        qc.CX(0, 1);
        qc.MeasureAll();
        
        var sim = new Simulator();
        var result = await sim.RunAsync(qc, 1000);
        
        var counts = result.GetCounts();
        
        // Bell 상태는 |00⟩과 |11⟩만 나와야 함
        Assert.Contains("00", counts.Keys);
        Assert.Contains("11", counts.Keys);
        Assert.DoesNotContain("01", counts.Keys);
        Assert.DoesNotContain("10", counts.Keys);
        
        // 약 50:50 비율
        var count00 = counts["00"];
        var count11 = counts["11"];
        Assert.InRange(Math.Abs(count00 - count11), 0, 100);
    }
}

플랫폼별 지원

플랫폼	지원 버전	상태
.NET 6+	6.0, 7.0, 8.0	✅ 완전 지원
.NET Framework	4.7.2+	✅ 완전 지원
Unity	2021.3+	✅ 완전 지원
Xamarin	iOS 12+, Android 8+	✅ 완전 지원
.NET MAUI	6.0+	🚧 베타

문의 및 지원

• 📖 문서: docs.cqmdesk.com/sdk/csharp
• 💬 Discord: discord.gg/cqmdesk
• 🐛 이슈: GitHub Issues
• 📧 이메일: sdk@cqmdesk.com