<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">884327</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.884327</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Constructions of Unextendible Special Entangled Bases</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Wang</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Unextendible Entangled Bases</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Yan-Ling</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1696478/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>School of Computer Science and Network Security</institution>, <institution>Dongguan University of Technology</institution>, <addr-line>Dongguan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1416190/overview">Lin Chen</ext-link>, Beihang University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1706044/overview">Yuanhong Tao</ext-link>, Zhejiang University of Science and Technology, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1733417/overview">Zhenhuan Liu</ext-link>, Tsinghua University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1734161/overview">Hao Dai</ext-link>, Tsinghua University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yan-Ling Wang, <email>wangylmath@yahoo.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Quantum Engineering and Technology, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>27</day>
<month>05</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>884327</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>26</day>
<month>02</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>20</day>
<month>04</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Wang</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Unextendible product basis (UPB), a set of incomplete orthonormal product states whose complementary space has no product state, is very useful for constructing bound entangled states. Naturally, instead of considering the set of product states, Bravyi and Smolin considered the set of maximally entangled states. They introduced the concept of unextendible maximally entangled basis (UMEB), a set of incomplete orthonormal maximally entangled states whose complementary space contains no maximally entangled state [Phys. Rev. A 84, 042,306 (2011)]. An entangled state whose nonzero Schmidt coefficients are all equal to <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> is called a special entangled state of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d;. In this paper, we introduce a concept named special unextendible entangled basis of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d; which generalizes both UPB and UMEB. A special unextendible entangled basis of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d; (SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) is a set of incomplete orthonormal special entangled states of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d; whose complementary space has no special entangled state of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d;. We present an efficient method to construct sets of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>. The main strategy here is to decompose the whole space into two subspaces such that the rank of each element in one subspace can be easily upper bounded by <italic>k</italic> while the other one can be generated by two kinds of the special entangled states of &#x201c;type <italic>k</italic>&#x201d;. This method is very effective when <italic>k</italic> &#x3d; <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2265; 3 where <italic>p</italic> is a prime number. For these cases, we can obtain sets of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> with continuous integer cardinality when the local dimensions are large.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>unextendible entangled bases</kwd>
<kwd>unextendible product bases</kwd>
<kwd>entanglement</kwd>
<kwd>schmidt number</kwd>
<kwd>schmidt coefficients</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Quantum entanglement [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] is an important resource for many quantum information processing, such as quantum teleportation [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] and quantum key distribution [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Therefore, it is fundamental to characterize quantum entanglement in quantum information. Bound entangled (BE) states [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] are a special entanglement in nature: non-zero amount of free entanglement is needed to create them but no free entanglement can be distilled from such states under local operations and classical communication.</p>
<p>Unextendible product basis (UPB) [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], a set of incomplete orthonormal product states whose complementary space has no product state, has been shown to be useful for constructing bound entangled states and displaying quantum nonlocality without entanglement [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>].</p>
<p>As anology of the UPB, Bravyi and Smolin introduced the concept of unextendible maximally entangled basis (UMEB) [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], a set of orthonormal maximally entangled states in <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> consisting of fewer than <italic>d</italic>
<sup>2</sup> vectors which has no additional maximally entangled vector orthogonal to all of them. The UMEBs can be used to construct examples of states for which entanglement of assistance (EoA) is strictly smaller than the asymptotic EoA, and can be also used to find quantum channels that are unital but not convex mixtures of unitary operations [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. There they proved that no UMEB exists in two qubits system and presented examples of UMEBs in <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. Since then, the UMEB was further studied by several researchers [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. Lots of the works paid attention to the UMEBs for general quantum systems <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. The cardinality of the constructed UMEBs are always multiples of <italic>d</italic> or <italic>d</italic>&#x2032;.</p>
<p>Guo <italic>et al.</italic> extended these two concepts to the states with fixed Schmidt numbers and studied the complete basis [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] and the unextendible ones [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. There they introduced the notion of special entangled states of type <italic>k</italic>: an entangled state whose nonzero Schmidt coefficients are all equal to <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>. Then a special unextendible entangled basis of type <italic>k</italic> (SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) is a set of orthonormal special entangled states of type <italic>k</italic> in <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> consisting of fewer than <italic>dd</italic>&#x2019; vectors which has no additional special entangled state of type <italic>k</italic> orthogonal to all of them. Quite recently, there are several results related to this subject [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Similar to the UMEBs, the cardinality of most of the known SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>&#x2019;s are multiples of <italic>k</italic>. Therefore, it is interesting to ask whether there is SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> with other cardinality. Based on the technique used in [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], we try to address this question in this work.</p>
<p>The remaining of this article is organized as follows. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, we first introduce the concept of special unextendible entangled basis and its equivalent form in matrix settings. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we present our main idea to construct the SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, based on the combinatoric concept: weighing matrices, we give two constructions of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> whose cardinality varying in a consecutive integer set. Finally, we draw the conclusions and put forward some interesting questions in the last section.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Preliminaries</title>
<p>Let [<italic>n</italic>] denote the set {1, 2, &#x2026; , <italic>n</italic>}. Let <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> be Hilbert spaces of dimension <italic>d</italic> and <italic>d</italic>&#x2032; respectively. It is well known that any bipartite pure state in <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> has a Schmidt decomposition. That is, any unit vector &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; in <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> can be written as<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m12">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3e; 0 and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m13">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are orthonormal states of system <italic>A</italic> (resp. <italic>B</italic>). The number <italic>k</italic> is known as the Schmidt number of &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; and we denote it by <italic>S</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>(<italic>&#x3d5;</italic>). The set <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m15">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is called the nonzero Schmidt coefficients of &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9;. If all these <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>s are equal to <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m16">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>, we call &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; a special entangled state of type <italic>k</italic> (2 &#x2264; <italic>k</italic> &#x2264; <italic>d</italic>).</p>
<p>
<statement content-type="definition" id="def1">
<label>Definition 1</label>
<p>(See [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>])<bold>.</bold> <italic>A set of states</italic> <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m17">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (1 &#x2264; <italic>n</italic> &#x2264; <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1) <italic>in</italic> <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m18">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>is called a special unextendible entangled basis of type</italic> <italic>k</italic> (SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) <italic>if</italic>.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(i) &#x27e8;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>&#x27e9; &#x3d; <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub>, <italic>i</italic>, <italic>j</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>;</italic>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(ii) <italic>For any</italic> <italic>i</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>, the state</italic> &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9; <italic>is a special entangled state of type</italic> <italic>k</italic>
<italic>;</italic>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(iii) <italic>If</italic> &#x27e8;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; &#x3d; 0 <italic>for all</italic> <italic>i</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>, then</italic> &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; <italic>can not be a special entangled state of type</italic> <italic>k</italic>
<italic>.</italic>
</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The concept SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> generalizes the UPB (<italic>k</italic> &#x3d; 1) and the UMEB (<italic>k</italic> &#x3d; <italic>d</italic>). In order to study SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>, it is useful to consider its matrix form. Let &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9; be a pure quantum states in <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m19">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Under the computational bases <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m20">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m21">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, it can be expressed as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m22">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We call the <italic>d</italic> &#xd7; <italic>d</italic>&#x2032; matrix <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m23">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the corresponding matrix representation of &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9;. This correspondence satisfies the following key properties related to SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) Inner product preserving:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m24">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(2) The Schmidt number corresponds to the matrix rank: <italic>S</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> (&#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9;) &#x3d; rank (<italic>M</italic>
<sub>
<italic>&#x3d5;</italic>
</sub>);</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(3) The nonzero Schmidt coefficients correspond to the nonzero singular values.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>With this correspondence, we can restate the concept in definition 2 as follows.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="definition" id="def2">
<label>Definition 2</label>
<p>
<italic>A set of matrices</italic> <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m25">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>in</italic> <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m26">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>is called a special unextendible singular values basis with nonzero singular values being</italic> <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>SUSVB</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>if</italic>.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(i) &#x27e8;<italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>M</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>&#x27e9; &#x3d; <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>ij</italic>
</sub>, <italic>i</italic>, <italic>j</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>;</italic>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(ii) <italic>The nonzero singular values of</italic> <italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> <italic>are all equal to</italic> <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m28">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>for each</italic> <italic>i</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>;</italic>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(iii) <italic>If</italic> &#x27e8;<italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>M</italic>&#x27e9; &#x3d; 0 <italic>for all</italic> <italic>i</italic> &#x2208; [<italic>n</italic>]<italic>, then some nonzero singular value of</italic> <italic>M</italic> <italic>do not equal to</italic> <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m29">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>.</italic>
</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Due to the good correspondence of the states and matrices, <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m30">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is a set of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m31">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> if and only if <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m32">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is a set of SUSVB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m33">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Therefore, in order to construct a set of <italic>n</italic> members SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m34">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, it is sufficient to construct a set of <italic>n</italic> members SUSVB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m35">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Strategy for Constructing SUSVB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>
</title>
<p>
<statement content-type="observation" id="observation1">
<label>Observation 1</label>
<p>It is usually not easy to calculate the singular values of an arbitrary matrix. However, if there are only <italic>k</italic> nonzero elements in <italic>M</italic> (say <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m36">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>) and these elements happen to be in different rows and columns, then there are exactly <italic>k</italic> nonzero singular values of <italic>M</italic> and they are just <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m37">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula>. For example, let <italic>M</italic> be the matrix defined by<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m38">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m39">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. Then the nonzero singular values of <italic>M</italic> are <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m40">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m41">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m42">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m43">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m44">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="observation" id="obs2">
<label>Observation 2</label>
<p>If there are exactly <italic>k</italic> nonzero singular values of a matrix, then the rank of that matrix is <italic>k</italic>. Therefore, the condition rank(<italic>M</italic>) &#x3c; <italic>k</italic> implies that <italic>M</italic> cannot be a matrix with <italic>k</italic> nonzero singular values.</p>
<p>With the two observations above, our strategy for constructing an <italic>n</italic>-members SUSVB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> can be roughly described by two steps (note that this is only a sufficient condition, not a necessary and sufficient condition). Firstly, we construct a set of <italic>n</italic>-members of orthonormal matrices <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m45">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> such that there are exactly <italic>k</italic> nonzero elements in <italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> whose modules are all <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m46">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> and these elements happen to be in different rows and columns. Secondly, we need to show that the rank of any matrix in the complementary space of <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m47">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (define as <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m48">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2200;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is less than <italic>k</italic>.</p>
<p>Let <italic>d</italic>, <italic>d</italic>&#x2032; be integers such that 2 &#x2264; <italic>d</italic> &#x2264; <italic>d</italic>&#x2032;. We define the coordinate set to be<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m49">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now we define an order for the set <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m50">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Equivalently, we can define a bijection:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m51">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center"/>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x27fc;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>&#x2009;if&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>&#x2009;if&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then we call <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> an ordered set (See <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for an example). We can also define an order <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m53">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> for the case <italic>d</italic>&#x2032; &#x2264; <italic>d</italic> by <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m54">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Let (<italic>i</italic>
<sub>1</sub>, <italic>j</italic>
<sub>1</sub>), (<italic>i</italic>
<sub>2</sub>, <italic>j</italic>
<sub>2</sub>) be two different coordinates in <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m55">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. It is easy to check that if <italic>i</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>i</italic>
<sub>2</sub> or <italic>j</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>j</italic>
<sub>2</sub>, then <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m56">
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. Therefore, any <italic>d</italic> &#x2212; 1 consecutive coordinates in <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m57">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m58">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is coordinately different. That is, these <italic>d</italic> &#x2212; 1 coordinates must come from different rows and different columns.</p>
<p>Let <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m59">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Then <italic>P</italic> inherit an order <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m60">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from that of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m61">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>(An order here means a bijective map from <italic>P</italic> to [<italic>&#x23;P</italic>] where <italic>&#x23;P</italic> denotes the number of elements in the set <italic>P</italic>). In fact, as <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m62">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, there is an unique map <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub> from the set <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m63">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to [<italic>&#x23;P</italic>] which preserves the order of the numbers. First, list <italic>P</italic>
<sub>1</sub>, <italic>P</italic>
<sub>2</sub>, &#x2026; , <italic>P</italic>
<sub>
<italic>N</italic>
</sub> &#x2208; <italic>P</italic> such that <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m64">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x3c; <italic>j</italic> &#x2264; <italic>N</italic>. Then <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m65">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we define <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m66">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x25e6;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (that is, the composition of <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m67">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub>) to be the order of <italic>P</italic> inherit from that of <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m68">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. For example, let <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m69">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4,3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Then the <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub> from the set <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4,3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>44</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] &#x3d; {1, 2, 3} is just defined by: <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub> (6) &#x3d; 1, <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub> (10) &#x3d; 2, <italic>&#x3c0;</italic>
<sub>
<italic>P</italic>
</sub> (44) &#x3d; 3. Therefore, the order <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m71">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> of <italic>P</italic> inherited from that of <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m72">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is exactly the map: <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m73">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In order to step forward, we first state the following observation which is helpful for determine the orthogonality of matrices. Let <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m74">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and denote <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m75">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> the order of <italic>P</italic> inherit from the <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m76">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>l</italic> denotes the number of elements in <italic>P</italic>. As we have defined an order for the set <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m77">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, it induces an order relation on its subset <italic>P</italic>. For any vector <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m78">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, we define a <italic>d</italic> &#xd7; <italic>d</italic>&#x2032; matrix<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m79">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where <italic>E</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,<italic>j</italic>
</sub> denote the <italic>d</italic> &#xd7; <italic>d</italic>&#x2032; matrix whose (<italic>i</italic>, <italic>j</italic>) coordinate is 1 and zero elsewhere.</p>
</statement>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>This is a picture of the order <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m80">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> on the coordinate set <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m81">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. For examples, <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m82">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>28</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m83">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>35</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-884327-g001.tif"/>
</fig>
<p>
<statement content-type="lemma" id="lemma1">
<label>Lemma 1</label>
<p>Let <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m84">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> be nonempty sets and <italic>v</italic>, <italic>w</italic> be vectors of dimensions <italic>&#x23;P</italic>
<sub>1</sub> and <italic>&#x23;P</italic>
<sub>2</sub> respectively. Then we have the following statements:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) <italic>If</italic> <italic>P</italic>
<sub>1</sub> &#x2229; <italic>P</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; &#x2205;<italic>, then we have</italic>
</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(2) <italic>If</italic> <italic>P</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>P</italic>
<sub>2</sub> <italic>and</italic> <italic>v</italic>, <italic>w</italic> <italic>are orthogonal to each other, then we also have</italic>
</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="proof" id="uProof_1">
<label>Proof</label>
<p>Denote <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m87">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m88">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> the orders of <italic>P</italic>
<sub>1</sub> and <italic>P</italic>
<sub>2</sub> inherit from the <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m89">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> respectively.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) As</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m90">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>we have<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m91">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The last equality holds as the condition <italic>P</italic>
<sub>1</sub> &#x2229; <italic>P</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; &#x2205; implies <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>ik</italic>
</sub>
<italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>jl</italic>
</sub> &#x3d; 0.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(b) For the second part, we have the following equalities:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m92">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Constructions of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>
</title>
<p>In the following, we try to construct a set of matrices <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m93">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> consisting of matrices of the form <italic>T</italic>
<sub>1</sub>. While its complementary space <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m94">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the set of matrices of the form <italic>T</italic>
<sub>2</sub>.<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m95">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>We start our construction by a simple example.</p>
<p>
<statement content-type="example" id="example1">
<label>Example 1</label>
<p>
<italic>There exists a</italic> SUEB<sub>3</sub> <italic>in</italic> <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m96">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>whose cardinality is 41.</italic>
</p>
<p>
<italic>Proof</italic>. As 41 &#x3d; 6 &#xd7; 7&#x2013;1, we define <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m97">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set with 41 elements which is obtained from <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m98">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> by deleting {(7, 1) (7, 2), (7, 3) (7, 4), (7, 5) (7, 6), (7, 7), (6, 1)}. We can define an order <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m99">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> for the set <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m100">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. In fact, the <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m101">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is chosen to be the order of <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m102">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> inherited from that of <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m103">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (See <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref> for an intuitive view). Any five consecutive elements of <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m104">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m105">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> come from different rows and columns. Firstly, we have the following identity<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m106">
<mml:mn>41</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since there are 41 elements in the set <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m107">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, by the decomposition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>), we can divide the set <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m108">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into (7 &#x2b; 5) sets: seven sets of short states (denote by <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; 7) of cardinality 3 and five sets of long states (denote by <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>j</italic> &#x2264; 5) of cardinality 4. In fact, we can divide <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m109">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into these 12 sets through its order <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m110">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. That is,<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m111">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>21</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m112">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the inverse map of the bijection <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m113">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. See <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref> for an intuitive view of the set <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>. Set<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m114">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m115">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. We can easily check that <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m116">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m117">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> Now set <italic>v</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> to be the <italic>x</italic>th row of <italic>H</italic>
<sub>3</sub> (<italic>x</italic> &#x3d; 1, 2, 3) and <italic>w</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> to be the <italic>y</italic>th row of <italic>O</italic>
<sub>4</sub> (<italic>y</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4). So <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m118">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m119">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. So we can construct the following 7 &#xd7; 3 &#x2b; 5 &#xd7; 4 &#x3d; 41 matrices:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m120">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>7,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>3,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>5,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m121">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> be the set of the above matrices. Note that the elements of each <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> or <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are coordinately different. Hence by <xref ref-type="statement" rid="observation1">Observation 1</xref>, the states corresponding to the above 41 matrices are special entangled states of type 3. Since <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m122">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub>, <italic>v</italic>
<sub>3</sub> are pairwise orthogonal. Similarly, as <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m123">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>w</italic>
<sub>1</sub>, <italic>w</italic>
<sub>2</sub>, <italic>w</italic>
<sub>3</sub>, <italic>w</italic>
<sub>4</sub> are also pairwise orthogonal. And the 12 sets above are pairwise disjoint. Therefore, by <xref ref-type="statement" rid="lemma1">Lemma 1</xref>, the 41 matrices above are pairwise orthogonal. Let <italic>V</italic> be the linear space spanned by the matrices in <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m124">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Therefore, dim&#x2009;<italic>V</italic> &#x3d; 41 as orthogonal elements are always linearly independent. Denote dim&#x2009;<italic>V</italic>
<sup>&#x22a5;</sup> the set of all elements in <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m125">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that are orthogonal to every elements in <italic>V</italic>. By the definition of <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m126">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> at the beginning of the proof, each matrix in <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m127">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,7</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>6,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is orthogonal to <italic>V</italic>. Hence, <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m128">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. As<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m129">
<mml:mi>dim</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>dim</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>dim</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>49</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>we have dim&#x2009;<italic>V</italic>
<sup>&#x22a5;</sup> &#x3d; 8. Note that the dimension of <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m130">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is just 8. Both <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m131">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>V</italic>
<sup>&#x22a5;</sup> are Hilbert space of dimensional 8. By the inclusion <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m132">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, we must have <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m133">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. One should note that the rank of any nonzero matrix in <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m134">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than 2. Such a matrix cannot correspond to a special entangled state of type 3. Therefore, the set of states corresponding to the matrices <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m135">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a SUEB<sub>3</sub>.</p>
<p>One can find that the <italic>H</italic>
<sub>3</sub> and <italic>O</italic>
<sub>4</sub> play an important role in the proof of the <xref ref-type="statement" rid="example1">Example 1</xref>. We give their generalizations by the following matrix and the weighing matrix in <xref ref-type="statement" rid="def3">Definition 3</xref>. There always exists some complex Hadamard matrix of order <italic>d</italic>. For example,<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m136">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m137">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. In fact, this is the Fourier <italic>d</italic>-dimensional matrix (discrete Fourier transform). The matrix <italic>H</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> satisfies<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m138">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
</statement>
</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> shows the order of subset of <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m139">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. While the <bold>(B)</bold> shows the distribution of the short and long states through this order.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-884327-g002.tif"/>
</fig>
<p>
<statement content-type="definition" id="def3">
<label>Definition 3</label>
<p>(See [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>])<bold>.</bold> A generalized weighing matrix is a square <italic>a</italic> &#xd7; <italic>a</italic> matrix <italic>A</italic> all of whose non-zero entries are <italic>n</italic>th roots of unity such that <italic>AA</italic>
<sup>&#x2020;</sup> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>. It follows that <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m140">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a unitary matrix so that <italic>A</italic>
<sup>&#x2020;</sup>
<italic>A</italic> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> and every row and column of <italic>A</italic> has exactly <italic>k</italic> nonzero entries. <italic>k</italic> is called the weight and <italic>n</italic> is called the order of <italic>A</italic>. We denote <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>1</italic>) the set of all weight <italic>k</italic> and order <italic>a</italic> generalized weighing matrix whose nonzero entries being <italic>n</italic>th root.</p>
<p>One can find the following lemma via theorem 2.1.1 on the book &#x201c;The Diophantine Frobenius Problem&#x201d; [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. The related problem is also known as Frobenius coin problem or coin problem.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="lemma" id="lemma2">
<label>Lemma 2</label>
<p>([<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>])<bold>.</bold> Let <italic>a</italic>, <italic>b</italic> be positive integers and coprime. Then for every integer <italic>N</italic> &#x2265; (<italic>a</italic> &#x2212; 1) (<italic>b</italic> &#x2212; 1), there are non-negative integers <italic>x</italic>, <italic>y</italic> such that <italic>N</italic> &#x3d; <italic>xa</italic> &#x2b; <italic>yb</italic>.</p>
<p>Now we give one of the main result of this paper.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="theoram1">
<label>Theorem 1</label>
<p>Let <italic>k</italic> be a positive integer. Suppose there exist <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m141">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> such that <italic>W</italic> (<italic>m</italic>, <italic>k</italic>, <italic>a</italic>) and <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>b</italic>) are nonempty and gcd (<italic>a</italic>, <italic>b</italic>) &#x3d; 1. If <italic>d</italic>, <italic>d</italic>&#x2032; are integers such that <italic>d</italic> &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; <italic>k</italic> and <italic>d</italic>&#x2032; &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; 1, then for any integer <italic>N</italic> &#x2208; [(<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1)<italic>d</italic>&#x2032;, <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1], there exists a SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m142">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> whose cardinality is exactly <italic>N</italic>.</p>
<p>
<italic>Proof</italic>. Without loss of generality, we suppose <italic>a</italic> &#x3c; <italic>b</italic> and <italic>A</italic> &#x2208; <italic>W</italic> (<italic>m</italic>, <italic>k</italic>, <italic>a</italic>), <italic>B</italic> &#x2208; <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>b</italic>). Any integer <italic>N</italic> &#x2208; [(<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1)<italic>d</italic>&#x2032;, <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1] can be written uniquely as <italic>N</italic> &#x3d; <italic>d</italic>&#x2032;<italic>q</italic> &#x2b; <italic>r</italic> where (<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1) &#x2264; <italic>q</italic> &#x2264; <italic>d</italic> &#x2212; 1 and <italic>r</italic> is an integer with 0 &#x2264; <italic>r</italic> &#x3c; <italic>d</italic>&#x2032;. Then we have a coordinate set <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m143">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with order <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m144">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Notice that any <italic>q</italic> consecutive elements of <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m145">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m146">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are coordinately different. Denote <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m147">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set by deleting the elements {(<italic>q</italic> &#x2b; 1, <italic>i</italic>)&#x7c;1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; <italic>d</italic>&#x2032; &#x2212; <italic>r</italic>} from <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m148">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. The subset <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m149">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> inherit an order <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m150">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from that of <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m151">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m152">
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> for any 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2260; <italic>j</italic> &#x2264; <italic>d</italic>&#x2032;, any <italic>q</italic> &#x2212; 1 consecutive elements of <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m153">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m154">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are coordinately different. Since <italic>q</italic> &#x2212; 1 &#x2265; <italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>}, any <italic>a</italic> or <italic>b</italic> consecutive elements of <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m155">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m156">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> come from different rows and columns. As <italic>N</italic> &#x2265; <italic>qd</italic>&#x2019; &#x3e; (<italic>a</italic> &#x2212; 1) &#xd7; (<italic>b</italic> &#x2212; 1), by <xref ref-type="statement" rid="lemma2">Lemma 2</xref>, there exist nonnegative integers <italic>s</italic>, <italic>t</italic> such that<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m157">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since there are <italic>N</italic> elements in the set <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m158">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, by the decomposition (19), we can divide the set <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m159">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into (<italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic>) sets: <italic>s</italic> sets (denote by <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; <italic>s</italic>) of cardinality <italic>a</italic> and <italic>t</italic> sets (denote by <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>j</italic> &#x2264; <italic>t</italic>) of cardinality <italic>b</italic>. In fact, we can divide <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m160">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into these <italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic> sets through its order <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m161">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. That is,<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m162">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now let <italic>v</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> be the <italic>x</italic>th row of <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m163">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (1 &#x2264; <italic>x</italic> &#x2264; <italic>1</italic>) and <italic>w</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> be the <italic>y</italic>th row of <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m164">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (1 &#x2264; <italic>y</italic> &#x2264; <italic>b</italic>). So <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m165">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m166">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we can construct the following <italic>s</italic> &#xd7; <italic>a</italic> &#x2b; <italic>t</italic> &#xd7; <italic>b</italic> &#x3d; <italic>N</italic> matrices:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m167">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m168">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> be the set of the above matrices. Note that the (<italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic>) sets <italic>S</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>S</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>1</sub>&#x22ef;, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>t</italic>
</sub> are pairwise disjoint. And the rows of <italic>A</italic> (resp. <italic>B</italic>) are orthogonal to each other as <italic>AA</italic>
<sup>&#x2020;</sup> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (resp. <italic>BB</italic>
<sup>&#x2020;</sup> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>). By <xref ref-type="statement" rid="lemma1">Lemma 1</xref>, the above <italic>sa</italic> &#x2b; <italic>tb</italic> matrices are orthogonal to each other. By construction, all the sets <italic>S</italic>
<sub>1</sub> <italic>&#x2026;</italic> , <italic>S</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>L</italic>
<sub>
<italic>t</italic>
</sub> are all coordinately different. Using this fact and the definition of generalized weighing matrices, the states corresponding to these matrices are all special entangled states of type <italic>k</italic> (see <xref ref-type="statement" rid="observation1">Observation 1</xref>). Set <italic>V</italic> be the linear subspace of <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m169">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> generated by <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m170">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that each matrix in <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m171">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is orthogonal to <italic>V</italic>. And the dimension of <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m172">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is just <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; <italic>N</italic>. Therefore, <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m173">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. One should note that the rank of any matrix in <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m174">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than <italic>k</italic>. That is to say, any state orthogonal to the states corresponding to <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m175">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has Schmidt rank at most (<italic>k</italic> &#x2212; 1). Such state cannot be a special entangled state of type <italic>k</italic>. Therefore, the set of states corresponding to the matrices <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m176">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>.</p>
<p>Noticing that <italic>H</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> &#x2208; <italic>W</italic> (<italic>k</italic>, <italic>k</italic>, <italic>k</italic>) for all integer <italic>k</italic> &#x2265; 2. Therefore, by <xref ref-type="statement" rid="theoram1">Theorem 1</xref>, we arrive at the following corollary.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="corollary" id="crl1">
<label>Corollary 1</label>
<p>Let <italic>k</italic> be an integer such that <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>k</italic> &#x2b; 1) is nonempty for some integer <italic>n</italic>. Then there exists some SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> with cardinality varying from (<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1)<italic>d</italic>&#x2032; to <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1 in <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m177">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> whenever <italic>d</italic> &#x2265; 2<italic>k</italic> &#x2b; 1 and <italic>d</italic>&#x2032; &#x2265; <italic>k</italic> &#x2b; 2.</p>
<p>In the following, we list a result about the weighing matrices proved by Gerald Berman.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="lemma" id="lemma3">
<label>Lemma 3</label>
<p>(See [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>])<bold>.</bold> If <italic>p</italic>, <italic>t</italic>, <italic>r</italic> and <italic>n</italic> are positive integers such that <italic>p</italic> is prime, <italic>n</italic>&#x7c;<italic>r</italic> (<italic>n</italic> &#x2265; 2) and <italic>r</italic>&#x7c;(<italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2212; 1). Then there exists a generalized weighing matrix <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>p</italic>
<sup>(<italic>t</italic>&#x2212;1)<italic>m</italic>
</sup>, (<italic>p</italic>
<sup>
<italic>tm</italic>
</sup> &#x2212; 1)/<italic>r</italic>).</p>
<p>In particular, set <italic>t</italic> &#x3d; 2, <italic>r</italic> &#x3d; <italic>n</italic> &#x3d; <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2212; 1. If <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x3e; 2, then <italic>W</italic> (<italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2212; 1, <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup>, <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2b; 1) is nonempty. As the set <italic>W</italic> (<italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup>, <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup>, <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup>) is always nonempty, we have the following corollaries.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="corollary" id="clr2">
<label>Corollary 2</label>
<p>
<italic>Let</italic> <italic>p</italic> <italic>be a prime and</italic> <italic>k</italic> &#x3d; <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x3e; 2 <italic>for some positive integer</italic> <italic>m</italic>
<italic>. Then there exists some</italic> SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> <italic>with cardinality varying from</italic> (<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1)<italic>d</italic>&#x2032; <italic>to</italic> <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1 <italic>in</italic> <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m178">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>whenever</italic> <italic>d</italic> &#x2265; 2<italic>k</italic> &#x2b; 1 <italic>and</italic> <italic>d</italic>&#x2032; &#x2265; <italic>k</italic> &#x2b; 2<italic>.</italic>
</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="corollary" id="clr3">
<label>Corollary 3</label>
<p>
<italic>Let</italic> <italic>p</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>p</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub> <italic>be different primes and</italic> <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m179">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>where</italic> <italic>m</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>m</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub> <italic>are positive integers. If</italic> <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m180">
<mml:mi>gcd</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>for each</italic> <italic>i</italic> &#x3d; 1, &#x2026; , <italic>s</italic>
<italic>, Then there exists some</italic> SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> <italic>with cardinality varying from</italic> (<italic>d</italic> &#x2212; <italic>k</italic> &#x2b; 1)<italic>d</italic>&#x2032; <italic>to</italic> <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1 <italic>in</italic> <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m181">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>whenever</italic> <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m182">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x220f;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>and</italic> <italic>d</italic> &#x2265; 2<italic>k</italic> &#x2b; 1 <italic>and</italic> <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m183">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x220f;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>.</italic>
</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Second Type of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>
</title>
<p>In the following, we try to construct a set of matrices <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m184">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> consisting of matrices of the following left form. While its complementary space <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m185">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the set of matrices of the following right form where <italic>r</italic> &#x2b; <italic>s</italic> &#x3c; <italic>k</italic>.</p>
<p>
<inline-graphic xlink:href="fphy-10-884327-fx1.tif"/>
</p>
<p>We also start our construction from a simple example.</p>
<p>
<statement content-type="example" id="example2">
<label>Example 2</label>
<p>
<italic>There exists a</italic> SUEB<sub>4</sub> <italic>in</italic> <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m186">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>whose cardinality is 54.</italic>
</p>
<p>
<italic>Proof</italic>. As 54 &#x3d; 7 &#xd7; 8&#x2013;2, we can define <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m187">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set with 54 elements which can be obtained by deleting {(6, 8), (7, 8)} from <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m188">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Notice that any six consecutive elements of <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m189">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m190">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> come from different rows and columns. Denote <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m191">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as the order of <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m192">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> inherited from <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m193">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m194">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>7,8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>14</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>6,8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>, any five consecutive elements of <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m195">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m196">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> come from different rows and columns (See <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref> for an intuitive view). We have the following identity<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m197">
<mml:mn>54</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since there are 54 elements in the set <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m198">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, by the decomposition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref>), we can divide the set <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m199">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into (6 &#x2b; 6) sets: six sets of short states (denote by <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; 6) of cardinality four and six sets of long states (denote by <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>j</italic> &#x2264; 6) of cardinality 5. In fact, we can divide <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m200">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>54</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into these 12 sets through its order <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m201">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. That is,<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m202">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>See <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref> for an intuitive view of the set <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>. Set<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m203">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mtext>&#x2009;where&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We can easily check that <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m204">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> Now set <italic>v</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> be the <italic>x</italic>th row of <italic>H</italic>
<sub>4</sub> (<italic>x</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4) and <italic>w</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> be the <italic>y</italic>th row of <italic>O</italic>
<sub>5</sub> (<italic>y</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4, 5). So <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m205">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m206">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. So we can construct the following 6 &#xd7; 4 &#x2b; 6 &#xd7; 5 &#x3d; 54 matrices:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m207">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>6,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>4,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>6,1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m208">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set of the above matrices. Note that the elements of each <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> or <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are coordinately different. Hence by <xref ref-type="statement" rid="observation1">Observation 1</xref>, the states corresponding to the above 54 matrices are special entangled states of type 4. Since <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m209">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub>, <italic>v</italic>
<sub>3</sub>, <italic>v</italic>
<sub>4</sub> are pairwise orthogonal. Similarly, as <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m210">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>w</italic>
<sub>1</sub>, <italic>w</italic>
<sub>2</sub>, <italic>w</italic>
<sub>3</sub>, <italic>w</italic>
<sub>4</sub>, <italic>w</italic>
<sub>5</sub> are also pairwise orthogonal. And the 12 sets above are pairwise disjoint. Therefore, by <xref ref-type="statement" rid="lemma1">Lemma 1</xref>, the 54 matrices above are pairwise orthogonal. Set <italic>V</italic> be the linear subspace of <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m211">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> generated by <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m212">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Each matrix in <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m213">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is orthogonal to <italic>V</italic>. And the dimension of <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m214">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is just (72&#x2013;54). Therefore, <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m215">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. One should note that the rank of any matrix in <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m216">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than 4. That is to say, any state orthogonal to the states corresponding to <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m217">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has Schmidt rank at most 3. Such state cannot be a special entangled state of type 4. Therefore, the set of states corresponding to the matrices <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m218">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a SUEB<sub>4</sub>.</p>
</statement>
</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> shows the order of subset of <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m219">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. While the <bold>(B)</bold> shows the distribution of the short and long states through this order.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-884327-g003.tif"/>
</fig>
<p>
<statement content-type="theorem" id="theoram2">
<label>Theorem 2</label>
<p>Let <italic>k</italic> be a positive integer. Suppose there exist <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m220">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> such that <italic>W</italic> (<italic>m</italic>, <italic>k</italic>, <italic>1</italic>) and <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>b</italic>) are nonempty and gcd (<italic>a</italic>, <italic>b</italic>) &#x3d; 1. Let <italic>d</italic>, <italic>d</italic>&#x2032; be integers. If there are decompositions <italic>d</italic> &#x3d; <italic>m</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>q</italic>, <italic>d</italic>&#x2032; &#x3d; <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>r</italic> such that <italic>m</italic>
<sub>1</sub>, <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; 2 and 1 &#x2264; <italic>q</italic> &#x2b; <italic>r</italic> &#x3c; <italic>k</italic>. Then for any integer <italic>N</italic> &#x2208; [<italic>m</italic>
<sub>1</sub>
<italic>m</italic>
<sub>2</sub>, <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1], there exists a SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m221">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> whose cardinality is exactly <italic>N</italic>.</p>
<p>
<italic>Proof.</italic> Without loss of generality, we suppose <italic>a</italic> &#x3c; <italic>b</italic> and <italic>A</italic> &#x2208; <italic>W</italic> (<italic>m</italic>, <italic>k</italic>, <italic>a</italic>), <italic>B</italic> &#x2208; <italic>W</italic> (<italic>n</italic>, <italic>k</italic>, <italic>b</italic>). We separate the interval <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m222">
<mml:mfenced open="[" close="">
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="" close=")">
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> into <italic>q</italic> &#x2b; <italic>r</italic> pairwise disjoint intervals:<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m223">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Any integer <italic>N</italic> &#x2208; [<italic>m</italic>
<sub>1</sub>
<italic>m</italic>
<sub>2</sub>, <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; 1] lies in one of the above <italic>q</italic> &#x2b; <italic>r</italic> intervals. Without loss of generality, we assume that <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m224">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="">
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="" close=")">
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> for some <italic>i</italic>
<sub>0</sub> &#x2208; {0, &#x2026; , <italic>q</italic> &#x2212; 1}. Suppose <italic>N</italic> &#x3d; (<italic>m</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>i</italic>
<sub>0</sub>)<italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>f</italic>, with 0 &#x2264; <italic>f</italic> &#x2264; <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2212; 1. Denote <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m225">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set by deleting the elements {(<italic>m</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>i</italic>
<sub>0</sub> &#x2b; 1, <italic>i</italic>)&#x7c;1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2212; <italic>f</italic>} from <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m226">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we have a coordinate set <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m227">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with order <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m228">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. Notice that any max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>}&#x2b;1 consecutive elements of <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m229">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m230">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are coordinate different as <italic>m</italic>
<sub>1</sub>, <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; 2. The subset <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m231">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> inherit an order <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m232">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from that of <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m233">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. One can find that any <italic>a</italic> or <italic>b</italic> consecutive elements of <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m234">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> under the order <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m235">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> come from different rows and columns. As <italic>N</italic> &#x2265; <italic>m</italic>
<sub>1</sub>
<italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x3e; (<italic>a</italic> &#x2212; 1) &#xd7; (<italic>b</italic> &#x2212; 1), by <xref ref-type="statement" rid="lemma2">Lemma 2</xref>, there exist nonnegative integers <italic>s</italic>, <italic>t</italic> such that<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m236">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since there are <italic>N</italic> elements in the set <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m237">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, by the decomposition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>), we can divide the set <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m238">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into (<italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic>) sets: <italic>s</italic> sets (denote by <italic>S</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>i</italic> &#x2264; <italic>s</italic>) of cardinality <italic>a</italic> and <italic>t</italic> sets (denote by <italic>L</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>, 1 &#x2264; <italic>j</italic> &#x2264; <italic>t</italic>) of cardinality <italic>b</italic>. In fact, we can divide <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m239">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> into these <italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic> sets through its order <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m240">
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. That is,<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m241">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mfenced open="|" close="">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now set <italic>v</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> to be the <italic>x</italic>th row of <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m242">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (1 &#x2264; <italic>x</italic> &#x2264; <italic>1</italic>) and <italic>w</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> to be the <italic>y</italic>th row of <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m243">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (1 &#x2264; <italic>y</italic> &#x2264; <italic>b</italic>). So <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m244">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m245">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we can construct the following <italic>s</italic> &#xd7; <italic>a</italic> &#x2b; <italic>t</italic> &#xd7; <italic>b</italic> &#x3d; <italic>N</italic> matrices:<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m246">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m247">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> to be the set of the above matrices. Note that the (<italic>s</italic> &#x2b; <italic>t</italic>) sets <italic>S</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>S</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>1</sub>&#x22ef;, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>t</italic>
</sub> are pairwise disjoint. And the rows of <italic>A</italic> (resp. <italic>B</italic>) are orthogonal to each other as <italic>AA</italic>
<sup>&#x2020;</sup> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (resp. <italic>BB</italic>
<sup>&#x2020;</sup> &#x3d; <italic>kI</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>). By <xref ref-type="statement" rid="lemma1">Lemma 1</xref>, the above <italic>sa</italic> &#x2b; <italic>tb</italic> matrices are orthogonal to each other. By construction, all the sets <italic>S</italic>
<sub>1</sub> <italic>&#x2026;</italic> , <italic>S</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>1</sub>, &#x2026; , <italic>L</italic>
<sub>
<italic>t</italic>
</sub> are all coordinately different. Using this fact and the definition of generalized weighing matrices, the states corresponding to these matrices are all special entangled states of type <italic>k</italic> (see <xref ref-type="statement" rid="observation1">Observation 1</xref>). Set <italic>V</italic> be the linear subspace of <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m248">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> generated by <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m249">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Each matrix in <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m250">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mat</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is orthogonal to <italic>V</italic>. And the dimension of <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m251">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is just <italic>dd</italic>&#x2019; &#x2212; <italic>N</italic>. Therefore, <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m252">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <italic>r</italic> &#x2b; <italic>s</italic> &#x3c; <italic>k</italic>, so the rank of any matrix in <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m253">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than <italic>k</italic>. That is to say, any state orthogonal to the states corresponding to <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m254">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has Schmidt rank at most (<italic>k</italic> &#x2212; 1). Such state cannot be a special entangled state of type <italic>k</italic>. Therefore, the set of states corresponding to the matrices <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m255">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>.</p>
<p>Remark: <xref ref-type="statement" rid="theoram1">Theorem 1</xref> (the first type) can not obtain from <xref ref-type="statement" rid="theoram2">Theorem 2</xref> (the second type) by setting <italic>r</italic> &#x3d; 0. In fact, in <xref ref-type="statement" rid="theoram2">Theorem 2</xref>, we assume <italic>d</italic>, <italic>d</italic>&#x2032; &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; 2 while we only assume <italic>d</italic>&#x2032; &#x2265; max{<italic>a</italic>, <italic>b</italic>} &#x2b; 1 in <xref ref-type="statement" rid="theoram1">Theorem 1</xref>.</p>
<p>As application, <xref ref-type="statement" rid="theoram2">Theorem 2</xref> give us that there is some SUEB<sub>4</sub> in <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m256">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> whose cardinality being one of the integer in the interval [49, 71], where <italic>a</italic> &#x3d; 4, <italic>b</italic> &#x3d; 5, <italic>m</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 7, <italic>q</italic> &#x3d; 1, <italic>m</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 7, <italic>r</italic> &#x3d; 2.</p>
<p>In fact, we may move further than the results showed in <xref ref-type="statement" rid="theoram2">Theorem 2</xref>. Here we present some examples (See <xref ref-type="statement" rid="example3">Example 3</xref>) which is beyond the scope of <xref ref-type="statement" rid="theoram2">Theorem 2</xref>. But their proof can be originated from the main idea of the constructions of SUEBk.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="example" id="example3">
<label>Example 3</label>
<p>
<italic>For any integer</italic> <italic>N</italic> &#x2208; [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]<italic>, there exists a</italic> SUEB<sub>3</sub> <italic>in</italic> <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m257">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>whose cardinality is exactly</italic> <italic>N</italic>(See <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>)<italic>.</italic>
</p>
</statement>
</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>This figure shows the distribution of the short states and long states for constructing SUEB<sub>3</sub> in <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m258">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> with cardinality <italic>N</italic> varying from 12 to 19.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-884327-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Conclusion and Discussion</title>
<p>We presented a method to construct the special unextendible entangled basis of type <italic>k</italic>. The main idea here is to decompose the whole space into two subspaces such that the rank of each element in one subspace is easily bounded by <italic>k</italic> and the other can be generated by two kinds of the special entangled states of type <italic>k</italic>. We presented two constructions of special unextendible entangled states of type <italic>k</italic> by relating it to a combinatoric concept which is known as weighing matrices. This method is effective when <italic>k</italic> &#x3d; <italic>p</italic>
<sup>
<italic>m</italic>
</sup> &#x2265; 3.</p>
<p>However, there are lots of unsolved cases. Finding out the largest linear subspace such that it does not contain any special entangled states of type <italic>k</italic>. This is related to determine the minimal cardinality of possible SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>. It is much more interesting to find some other methods that can solve the general existence of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>. Note that the concept of SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub> is a mathematical generalization of the UPB (<italic>k</italic> &#x3d; 1) and the UMEB (<italic>k</italic> &#x3d; <italic>d</italic>). Both UPBs and UMEBs are useful for studying some other problems in quantum information. Therefore, another interesting work is to find out some applications of the SUEB<sub>
<italic>k</italic>
</sub>.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s7">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Materials, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author Contributions</title>
<p>The author confirms being the sole contributor of this work and has approved it for publication.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Funding</title>
<p>This work is supported by the NSFC with Grant No. 11901084, the Basic and Applied Basic Research Funding Program of Guangdong Province with Grant No. 2019A1515111097, and the Research startup funds of DGUT with Grant No. GC300501-103.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
<p>The handling editor LC declared a past co-authorship with the author YLW.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ack>
<p>The author thank Mao-Sheng Li for helpful discussion.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum Entanglement</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2009</year>) <volume>81</volume>:<fpage>865</fpage>&#x2013;<lpage>942</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.81.865</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bennett</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brassard</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cr&#xe9;peau</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jozsa</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peres</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wootters</surname>
<given-names>WK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1993</year>) <volume>70</volume>:<fpage>1895</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.70.1895</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bouwmeester</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>J-W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mattle</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eibl</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Weinfurter</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeilinger</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental Quantum Teleportation</article-title>. <source>Nature</source> (<year>1997</year>) <volume>390</volume>:<fpage>575</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/37539</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bennett</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum Cryptography Using Any Two Nonorthogonal States</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1992</year>) <volume>68</volume>:<fpage>3121</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.68.3121</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gisin</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ribordy</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tittel</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zbinden</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum Cryptography</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2002</year>) <volume>74</volume>:<fpage>145</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.74.145</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lewenstein</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bound Entanglement and Continuous Variables</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2000</year>) <volume>85</volume>:<fpage>2657</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.85.2657</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bru&#xdf;</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peres</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Construction of Quantum States with Bound Entanglement</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2000</year>) <volume>61</volume>(<issue>R</issue>):<fpage>030301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.61.030301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bennett</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>DiVincenzo</surname>
<given-names>DP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mor</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shor</surname>
<given-names>PW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smolin</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Terhal</surname>
<given-names>BM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Product Bases and Bound Entanglement</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1999</year>) <volume>82</volume>:<fpage>5385</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.82.5385</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>DiVincenzo</surname>
<given-names>DP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mor</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shor</surname>
<given-names>PW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smolin</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Terhal</surname>
<given-names>BM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Product Bases, Uncompletable Product Bases and Bound Entanglement</article-title>. <source>Commun Math Phys</source> (<year>2003</year>) <volume>238</volume>:<fpage>379</fpage>&#x2013;<lpage>410</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00220-003-0877-6</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bennett</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>DiVincenzo</surname>
<given-names>DP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fuchs</surname>
<given-names>CA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mor</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rains</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shor</surname>
<given-names>PW</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Quantum Nonlocality without Entanglement</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>1999</year>) <volume>59</volume>:<fpage>1070</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.59.1070</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De Rinaldis</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Distinguishability of Complete and Unextendible Product Bases</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2004</year>) <volume>70</volume>:<fpage>022309</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.70.022309</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sen</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sen</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horodecki</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Local Indistinguishability: More Nonlocality with Less Entanglement</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2003</year>) <volume>90</volume>:<fpage>047902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.90.047902</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bravyi</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smolin</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2011</year>) <volume>84</volume>:<fpage>042306</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.84.042306</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fei</surname>
<given-names>S-M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases and Mutually Unbiased Bases</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>:<fpage>034301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.88.034301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>Z-J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases in $\Mathbb{C}&#x5e;{d}\bigotimes\Mathbb{C}&#x5e;{d&#x5e;{\prime}}$</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2014</year>) <volume>89</volume>:<fpage>062313</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.90.034301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fei</surname>
<given-names>S-M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases in $\Mathbb{C}&#x5e;{d}\bigotimes\Mathbb{C}&#x5e;{d}$</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2014</year>) <volume>90</volume>:<fpage>034301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.89.062313</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nan</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tao</surname>
<given-names>Y-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases and Mutually Unbiased Bases in &#x2102; D &#x2297; &#x2102; d&#x2032;$\Mathbb{C}&#x5e;{d}\bigotimes\Mathbb{C}&#x5e;{d&#x5e;{\prime}}$</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>54</volume>:<fpage>927</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-014-2288-1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fei</surname>
<given-names>S-M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>Z-J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Connecting Unextendible Maximally Entangled Base with Partial Hadamard Matrices</article-title>. <source>Quan Inf. Process</source> (<year>2017</year>) <volume>16</volume>:<fpage>84</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-017-1537-7</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multipartite Unextendible Entangled Basis</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2015</year>) <volume>14</volume>:<fpage>3553</fpage>&#x2013;<lpage>68</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-015-1058-1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Constructing the Unextendible Maximally Entangled Basis from the Maximally Entangled Basis</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>052302</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.94.052302</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>G-J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tao</surname>
<given-names>Y-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yong</surname>
<given-names>X-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fei</surname>
<given-names>S-M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Maximally Entangled Bases in $${\mathbb {C}}&#x5e;{pd}\otimes {\mathbb {C}}&#x5e;{qd}$$ C Pd &#x2297; C qd$\Mathbb{C}&#x5e;{qd}\otimes \Mathbb{C}&#x5e;{qd}$</article-title>. <source>Quan Inf. Process</source> (<year>2018</year>) <volume>17</volume>:<fpage>318</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-018-2094-4</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Entangled Bases with Fixed Schmidt Number</article-title>. <source>J Phys A: Math Theor</source> (<year>2015</year>) <volume>48</volume>:<fpage>245301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/48/24/245301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unextendible Entangled Bases with Fixed Schmidt Number</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2014</year>) <volume>90</volume>:<fpage>054303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.90.054303</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Constructions of Unextendible Entangled Bases</article-title>. <source>Quan Inf. Process</source> (<year>2019</year>) <volume>18</volume>:<fpage>324</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-019-2435-y</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yong</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tao</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>New Constructions of Unextendible Entangled Bases with Fixed Schmidt Number</article-title>. <source>Quan Inf. Process</source> (<year>2019</year>) <volume>18</volume>:<fpage>337</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-019-2451-y</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Construction of Special Entangled Basis Based on Generalized Weighing Matrices</article-title>. <source>J Phys A: Math Theor</source> (<year>2019</year>) <volume>52</volume>:<fpage>375303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8121/ab331b</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Berman</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Families of Generalized Weighing Matrices</article-title>. <source>Can J Math</source> (<year>1978</year>) <volume>30</volume>:<fpage>1016</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4153/cjm-1978-086-8</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alfonsin</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The Diophantine Frobenius Problem</source>. <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name> (<year>2006</year>). </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>