<?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">1408446</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2024.1408446</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>Quantum private comparison for the socialist millionaire problem</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Hou et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1408446">10.3389/fphy.2024.1408446</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>Min</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2545078/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Shi-Yao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Wei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Computer Science</institution>, <institution>Sichuan University Jinjiang College</institution>, <addr-line>Meishan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Network and Data Security Key Laboratory of Sichuan Province</institution>, <institution>University of Electronic Science and Technology of China</institution>, <addr-line>Chengdu</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Chengdu Municipal Public Security Bureau</institution>, <addr-line>Chengdu</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/1481548/overview">Nanrun Zhou</ext-link>, Shanghai University of Engineering Sciences, 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/1556535/overview">Lihua Gong</ext-link>, Shanghai University of Engineering Sciences, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1569303/overview">Ma Hongyang</ext-link>, Qingdao University of Technology, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2718062/overview">Run-Hua Shi</ext-link>, North China Electric Power University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Wei Zhang, <email>zhangwei@scujj.edu.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>19</day>
<month>06</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>12</volume>
<elocation-id>1408446</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>28</day>
<month>03</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>08</day>
<month>05</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Hou, Sun and Zhang.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Hou, Sun and Zhang</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>The socialist millionaire problem aims to compare the equality of two inputs from two users while keeping their inputs undisclosed to anyone. Quantum private comparison (QPC), whose security relies on the principles of quantum mechanics, can solve this problem and achieve the information-theoretic security of information processing. The current QPC protocols mainly utilize the bitwise XOR operation to implement the comparison, leading to insufficient security. In this paper, we propose a rotation operation-based QPC protocol to solve the socialist millionaire problem, which utilizes Bell states as quantum resources and rotation operations for classical calculations. The proposed protocol only utilizes easy-to-implement technologies such as Bell states, rotation operations, and Bell-basis measurements, making it more practical. The analysis demonstrates that our protocol can meet both the correctness and security requirements. Compared with the existing QPC protocols, our protocol has improved performance in terms of practicability and security.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>socialist millionaire problem</kwd>
<kwd>quantum private comparison</kwd>
<kwd>bell states</kwd>
<kwd>rotation operation</kwd>
<kwd>security</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Quantum Engineering and Technology</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>With the rapid development of quantum computing, there is a growing concern about the security and privacy of information transmission. Securing traditional encryption methods is no longer reliable due to the emergence of quantum algorithms (Shor&#x2019;s algorithm [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and Grover&#x2019;s algorithm [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]). In order to enhance the security of information transmission, quantum cryptography, whose security is based on the principles of quantum mechanics, has become a focus and attracted much attention. The basic principles of quantum mechanics, such as quantum entanglement, non-cloning, the uncertainty principle, and the superposition principle, enable quantum communication to achieve information-theoretic security. In this context, quantum cryptography protocols, including quantum key distribution (QKD) [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], quantum key agreement (QKA) [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], quantum secure direct communication (QSDC) [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], and quantum secret sharing (QSS) [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], have been proposed to address various cryptographic tasks.</p>
<p>The millionaire problem, a primitive of secure multi-party computing (SMC), was proposed by [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] in 1982. In this scenario, two millionaires aim to determine who is wealthier without disclosing their individual wealth. On the basis of Yao&#x2019;s research, the socialist millionaire problem, a variant of the millionaire problem, was proposed by [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], in which two millionaires sought to compare whether their wealth was equal. However, [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] pointed out that calculating an equality function involving only two parties in the two-party computation setting is not secure. A semi-honest third party is inevitably introduced to complete the design of a secure private comparison protocol.</p>
<p>Quantum private comparison (QPC) utilizes the principles of quantum mechanics to ensure the security of private information. The goal of this project is to solve the socialist millionaire problem, which aims to determine whether the private inputs of the participants are equal while keeping their inputs undisclosed. The first QPC protocol was proposed by [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], in which two users compare their secrets using EPR pairs as quantum information carriers. Decoy photons and a one-way hash function are employed to ensure the security of the protocol. [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] introduced a QPC protocol based on triplet-entangled states in which the comparison result can be obtained even if not all data are compared completely. This is because the private inputs are divided into multiple groups, which leads to an improvement in efficiency. However, [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] pointed out that [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] is susceptible to intercept resend attacks, and some suggestions are provided to enhance the security of private information. After that, some researchers focus on using different quantum states, such as single photons [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], Bell states [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], multi-qubit states [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], and high-dimensional quantum states [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], and various encoding methods to develop the QPC protocol. Additionally, semi-quantum private comparison (SQPC) protocols [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] have been proposed to alleviate the burden on quantum resources. These protocols allow participants with limited quantum abilities to compare their secrets.</p>
<p>[<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] proposed a QPC protocol without a classical part that utilizes quantum gates for classical calculations, resulting in improved quantum security. [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] proposed a QPC protocol without requiring a third party. [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] utilized the property of entanglement swapping of Bell states to design a QPC protocol in which each round can compare three-bit classical information. In 2022, an eight-qubit entangled state was used for designing private comparison, which utilizes decoy photons and QKD technology to ensure security [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>] designed a QPC protocol to compare whether single-qubit states are equal with rotation encryption and swap test. [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] employed 4D GHZ-like states as quantum resources to design the QPC protocol.</p>
<p>According to the analysis of previous QPC protocols, it is evident that the bitwise XOR operation is primarily used for comparisons in the design of QPC protocols. This process will result in classical results that exist in intermediate computations and are susceptible to attacks by classical attackers. In this paper, we propose a QPC protocol to solve the socialist millionaire problem using Bell states. This approach utilizes rotation operations to replace the bitwise XOR operation. No classical results are produced, resulting in enhanced security. In addition, it is straightforward to implement with current technology. In our protocol, the private inputs are encoded as the angles of the rotation operation. They can be compared with the assistance of a semi-honest third party who may exhibit unfaithful behavior but will perform the protocol process faithfully. TP is responsible for preparing the initial Bell states at the beginning of the protocol and conducting the Bell-basis measurement to obtain the classical result at the end. The participants only need to encode their inputs as angles and perform the rotation operation on the received quantum states. Compared to the previous protocols, our protocol has the following advantages: we use rotation operations instead of the bitwise XOR operation for classical calculations, which results in improved security. Complex quantum technologies, such as high-dimensional quantum states, entanglement swapping, and joint measurements, are not necessary. Our protocol only utilizes easy-to-implement technologies such as Bell states, rotation operations, and Bell-basis measurements, making it more practical. In other words, our protocol demonstrates superior performance in terms of practicability and security.</p>
<p>The remainder of this paper is organized as follows. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> introduces the core method of rotation operation. The details of the proposed rotation operation-based quantum solution for the socialist millionaire problem are provided in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. Two simulation experiments and the analysis of the proposed protocol are presented in <xref ref-type="sec" rid="s4">Sections 4</xref>, <xref ref-type="sec" rid="s5">5</xref>, respectively. Finally, the conclusion is provided in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Rotation operation</title>
<p>The rotation operation can be represented by the following matrix:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref> can be considered a unitary matrix rotated around the <italic>y</italic>-axis with an angle <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the Bloch sphere. When performing the rotation operation <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the quantum state <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>In order to obtain <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we can only perform the rotation operation <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Thus, we have<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Four types of Bell states can be represented as follows:<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When performing rotation operations on Bell states, we observe the following special features:</p>
<p>
<statement content-type="lemma" id="Lemma_1">
<label>Lemma 1</label>
<p>
<inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds for <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>
<bold>Proof.</bold> Without the loss of generality, let us consider <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an example. We have<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>In the same way, we can prove that<disp-formula id="equ8">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ9">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ10">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus,<disp-formula id="equ11">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="statement" rid="Lemma_1">Lemma 1</xref> holds.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="lemma" id="Lemma_2">
<label>Lemma 2</label>
<p>
<inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds for <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>
<bold>Proof</bold>: Without the loss of generality, let us consider <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an example. We have<disp-formula id="equ12">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ13">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Since the global phase has no observable effect, we can easily infer that<disp-formula id="equ14">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>In the same way, we can prove that<disp-formula id="equ15">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ16">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ17">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus,<disp-formula id="equ18">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="statement" rid="Lemma_2">Lemma 2</xref> holds.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="lemma" id="Lemma_3">
<label>Lemma 3</label>
<p>
<inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds.</p>
<p>
<bold>Proof</bold>: Without the loss of generality, let us consider <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an example. We have<disp-formula id="equ19">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ20">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Since the global phase has no observable effect, we can easily infer that<disp-formula id="equ21">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>In the same way, we can prove that<disp-formula id="equ22">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ23">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ24">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus,<disp-formula id="equ25">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="statement" rid="Lemma_3">Lemma 3</xref> holds.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Quantum solution for the socialist millionaire problem</title>
<p>In the description of the socialist millionaire problem, there are two users, Alice and Bob, each having their own secrets X and Y, respectively. They sought to compare whether <italic>X &#x3d; Y</italic> while keeping <italic>X</italic> and <italic>Y</italic> undisclosed to each other, and they learn nothing if <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The binary representations of <italic>X</italic> and <italic>Y</italic> are <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, where <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the proposed protocol is designed for the two-party computation setting, a semi-honest third party named Charlie is involved in performing the comparison. Before the protocol begins, Alice and Bob share a secret key <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> via a QKD protocol. The details of the proposed rotation operation-based quantum solution for the socialist millionaire problem are depicted as follows:</p>
<p>
<bold>Step 1</bold>: Charlie prepares a 2<italic>n</italic>-length quantum sequence <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where G is randomly chosen from four kinds of Bell states. He records their states and takes the first and second particles of all Bell states to generate two ordered <italic>n</italic>-length quantum sequences <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>
<bold>Step 2:</bold> Charlie generates 2<italic>m</italic> decoy photons randomly chosen from <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Next, he inserts the same number of decoy photons into <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at random positions to generate two new (<italic>m</italic> &#x2b; <italic>n</italic>)-length quantum sequences <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. Then, he records the positions and states of each decoy photon. Finally, he sends <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to Alice (Bob).</p>
<p>
<bold>Step 3:</bold> When receiving <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, Alice (Bob) sends a message to Charlie, who will then announce the positions and measurement basis to Alice (Bob). If the decoy photon is in <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the measurement basis is Z-basis; otherwise, the measurement basis is X-basis. If an eavesdropper exists, the measurement outcome will not be consistent with the initially prepared decoy photons, and Charlie and Alice (Bob) will abort the protocol. Otherwise, Alice (Bob) discards the decoy photons to get <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and performs the following steps:</p>
<p>
<bold>Step 4:</bold> Alice performs rotation operations <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to get <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For Bob, he performs rotation operations <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to get <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>
<bold>Step 5:</bold> Alice (Bob) follows the same procedures, which involve inserting decoy photons to generate <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, sending them to Charlie, and checking the presence of an eavesdropper, similar to what Charlie and they did. If they detect the presence of an eavesdropper, they abort the protocol. Otherwise, Charlie discards the decoy photons to get <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and proceeds with the following steps:</p>
<p>
<bold>Step 6:</bold> Charlie performs Bell-basis measurements on <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to obtain the measurement results. If all measurement results match the initially prepared Bell states, then <italic>X &#x3d; Y.</italic> Otherwise, <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Charlie announces the final comparison result to Alice and Bob.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Simulation experiments</title>
<p>Considering a case, the secrets of Alice and Bob are denoted as <italic>X</italic> &#x3d; 6 and <italic>Y</italic> &#x3d; 6, which can be represented in binary form as <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the lengths of X and Y are 3, the number of Bell states is 3. We assume that the initially prepared Bell states are denoted as <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the quantum circuit and measurement outcome without considering the eavesdropping detection can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>. Since the quantum circuit is designed and executed on IBM Quantum Composer, which is accessible for circuits utilizing fewer than 7 qubits, and the chosen measurement basis is the Z basis, the measurement outcomes are represented in the form of 0 and 1. Suppose that the secret key shared between Alice and Bob via a QKD protocol is <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When Alice performs the rotation operations <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the first particles of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and Bob performs the rotation operations <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the second particles of <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the corresponding quantum circuit and the final measurement outcome can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>, respectively. It must be noted that no Bell-basis measurement exists on the IBM Quantum Composer, and we use single-particle measurement instead of Bell-basis measurement to get the same effect. From <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, we can easily observe that the measurement outcome when performing the quantum circuit in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> is the same as the measurement outcome of the initially prepared Bell states in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. This indicates that all the measurement results match the initially prepared Bell states, suggesting that the comparison result is X &#x3d; Y. In a precise sense, we can conclude that X &#x3d; Y due to the identical rotation operations performed by Alice and Bob. The simulation experiment further verifies the correctness and feasibility of the protocol.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Quantum circuit of the initially prepared Bell states.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Measurement outcomes of the initially prepared Bell states.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Quantum circuit for comparing X and Y.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Measurement outcomes when performing the quantum circuit in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g004.tif"/>
</fig>
<p>Considering another case, the secrets of Alice and Bob are denoted as <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which can be represented in binary form as <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>101</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the lengths of X and Y are 3, the number of Bell states is 3. Suppose that the secret key shared between Alice and Bob via a QKD protocol is <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We also assume that the initially prepared Bell states are denoted as <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which are the same as those in the first case. When Alice performs the rotation operations <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the first particles of <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and Bob performs the rotation operations <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the second particles of <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the corresponding quantum circuit and the final measurement outcome can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>, respectively. From <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>, however, we can observe that the measurement outcome when performing the quantum circuit shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> is different from the measurement outcome of the initially prepared Bell states in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. This discrepancy indicates that the measurement results do not match the initially prepared Bell states, suggesting that the comparison result is <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the rotation operations performed by Alice and Bob are different, we can draw the direct conclusion that <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. From another perspective, we can directly see that <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Quantum circuit for comparing <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Measurement outcomes when performing the quantum circuit in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1408446-g006.tif"/>
</fig>
<p>In conclusion, these two simulations reveal the correctness and feasibility of our protocol.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Analysis</title>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Correctness</title>
<p>Without the loss of generality, we take <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the initially prepared Bell state. When performing rotation operations <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and (<inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) on the first and second particles of <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, we have<disp-formula id="equ26">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Without the loss of generality, we set <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and four situations should be considered.</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_I">
<label>Case I</label>
<p>When <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="equ27">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When performing Bell-basis measurement on <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the measurement outcome is <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, indicating that <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_II">
<label>Case II</label>
<p>When <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="equ28">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When performing Bell-basis measurement on <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the measurement outcome is <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, indicating that <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_III">
<label>Case III</label>
<p>When <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="equ29">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When performing Bell-basis measurement on <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the measurement outcome is <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, indicating that <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_IV">
<label>Case IV</label>
<p>When <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="equ30">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When performing Bell-basis measurement on <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the measurement outcome is <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, indicating that <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The same method can be used to verify the 2<italic>n</italic>-length quantum sequence S, which could help confirm the protocol&#x2019;s correctness.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Security analysis</title>
<p>In this section, we will demonstrate that the proposed protocol is resistant to both external and insider attacks. More specifically, any eavesdroppers attempting to steal the private inputs will be inevitably detected. One participant cannot access the private input of another participant, even if they process the immediate result. TP, who knows the comparison result, cannot learn the private inputs.</p>
<sec id="s5-2-1">
<title>5.2.1 External attacks</title>
<p>Suppose that an outsider eavesdropper, Eve, with quantum capabilities, attempts to steal the private inputs. Various quantum attacks, including intercept&#x2013;measure&#x2013;resend attacks, man-in-the-middle attacks, and correlation&#x2013;elicitation attacks, are frequently mentioned as methods to steal information. However, if the decoy-state method is used to detect the eavesdropper, any eavesdropping in the quantum channel will be detected, and the quantum communication protocol will be aborted. The decoy-state method can be considered an effective approach to detecting the presence of an eavesdropper, as validated in [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>]. Since the quantum sequence transmitted in the quantum channel includes both target states and non-orthogonal states (decoy photons) that cannot be distinguished by Eve, Eve has to consider both of them as the target states and perform the same operation <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on them. This will inevitably lead to the modification of the photon sequence, making her actions detectable. Without the loss of generality, Eve performs the same operation <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to entangle the sample photons and the prepared auxiliary quantum system <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and this process can be expressed as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are four pure states determined by the unitary operations <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and they satisfy<disp-formula id="equ31">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Moreover, <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> must satisfy the following conditions: <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To avoid being detected by the participants when they perform the eavesdropping detection, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref> must satisfy the following conditions:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a column-zero vector. We can further infer that <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Substituting <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the results of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref> into Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref>, we can obtain<disp-formula id="equ32">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ33">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ34">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ35">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>It can be easily seen that regardless of the sample photons, the auxiliary quantum system will always be in state <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In other words, the non-orthogonal states (decoy photons) can be distinguished by Eve. Performing any operation will inevitably introduce errors. Therefore, Eve&#x2019;s malicious behavior will be detected, and she will never succeed.</p>
<p>In addition, the rotation operations performed on the initially prepared Bell states result in the transmitted quantum states containing four different types (<inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="&#x232a;" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Without knowing the rotation angles, no one can determine the initial Bell states by measuring the received quantum states. Therefore, rotation operations also ensure the security of information transmission in the quantum channel.</p>
</sec>
<sec id="s5-2-2">
<title>5.2.2 Insider attacks</title>
<p>The insider participants (Charlie, Alice, and Bob) may launch attacks to steal private inputs. Two cases of participants&#x2019; attacks are analyzed as follows:</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_1">
<label>Case 1</label>
<p>Attack from TP</p>
<p>In our protocol, the semi-honest TP will execute the protocol process faithfully, but she cannot conspire with any participants. She may steal some useful information through the protocol loophole. Throughout the entire process, TP is involved in preparing the initial Bell states at the beginning of the protocol and conducting the Bell-basis measurement to obtain the classical result at the end. Although she knows the final comparison result, she still cannot infer the private inputs. For example, when Alice and Bob perform rotation operations <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on their received quantum sequences, the final measurement result obtained by TP is the same as when Alice and Bob perform rotation operations <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on their received quantum sequences. Similarly, when Alice and Bob perform rotation operations <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on their received quantum sequences, the final measurement result obtained by TP is the same as when Alice and Bob perform rotation operations <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on their received quantum sequences. As a result, TP cannot distinguish rotation operations performed by Alice and Bob. Additionally, TP may launch attacks similar to Eve, but this behavior will be detected, as discussed in <xref ref-type="sec" rid="s5-2-1">Section 5.2.1</xref>. Therefore, TP&#x2019;s attack does not work.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="case" id="Case_2">
<label>Case 2</label>
<p>Attack from Alice or Bob</p>
<p>The roles of Alice and Bob are identical. Without the loss of generality, assume that dishonest Alice tries to obtain Bob&#x2019;s private information. Bob&#x2019;s private inputs are encoded into the rotation operation <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is then performed on the received sequence <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, since there is no communication between Alice and Bob, intercepting the sequences <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> transmitted between Alice and TP is the only way for Alice to learn Bob&#x2019;s operation. This attack does not work because the decoy-state method is adopted to detect eavesdropping, as discussed in <xref ref-type="sec" rid="s5-2-1">Section 5.2.1</xref>. Therefore, the private inputs of Alice and Bob will remain undisclosed to each other.</p>
</statement>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-3">
<title>5.3 Efficiency and comparison</title>
<p>In the QPC protocol, qubit efficiency [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>] can be used to evaluate the utilization of quantum states, which is defined as<disp-formula id="equ36">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the number of classical bits compared in the whole protocol and <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the total number of qubits consumed, excluding the decoy photons used to detect the eavesdropper. The comparison between our protocol and some other QPC protocols is presented in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, focusing on quantum resources, quantum operations, and qubit efficiency. In our protocol, a Bell state is required for comparing one-bit classical information, resulting in a qubit efficiency of 50%.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Comparison between our protocol and some other QPC protocols.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="left">Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]</th>
<th align="left">Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]</th>
<th align="left">Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]</th>
<th align="left">Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]</th>
<th align="left">Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]</th>
<th align="left">Ours</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Quantum resource</td>
<td align="left">EPR pairs</td>
<td align="left">GHZ state</td>
<td align="left">Single photons</td>
<td align="left">Bell states</td>
<td align="left">Eight-qubit entangled state</td>
<td align="left">Bell states</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Unitary operation</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">Yes</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Entanglement swapping</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">No</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Bitwise XOR operation</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">No</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">Yes</td>
<td align="left">No</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Quantum measurement</td>
<td align="left">Bell-basis</td>
<td align="left">Single-particle</td>
<td align="left">Single-particle</td>
<td align="left">GHZ-basis</td>
<td align="left">Single-particle</td>
<td align="left">Bell-basis</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Qubit efficiency</td>
<td align="left">25%</td>
<td align="left">33%</td>
<td align="left">25%</td>
<td align="left">50%</td>
<td align="left">25%</td>
<td align="left">50%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>From <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, we can observe that the qubit efficiency and quantum resource of our protocol compared to [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] are identical, but our approach involves rotation operations and Bell-basis measurements instead of entanglement swapping and GHZ-basis measurements. This modification makes our protocol easier to implement and facilitates comparison. Compared with [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], our protocol demonstrates superior performance in quantum resource utilization, as the preparation of eight-qubit entangled states poses a significant challenge. Additionally, [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] require the bitwise XOR operation for comparison, leading to inadequate security. Although [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] and our protocol mainly utilize unitary operations, our protocol has higher qubit efficiency. Implementing [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] is easy with current technology, but the qubit efficiency is relatively low. It must be noted that our protocol has an advantage in terms of security compared with [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] since the participants (Charlie, Alice, and Bob) do not perform any classical operations, including the bitwise XOR operation, and record the intermediate computations because the classical computation is replaced by the rotation operation. Therefore, a classical attacker has a lower chance of performing successful attacks because no classical result is produced, significantly reducing the probability of stealing private information. This could contribute to the better security of the QPC protocol.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>To sum up, in this paper, we propose a rotation operation-based QPC protocol to solve the socialist millionaire problem. The protocol utilizes Bell states as quantum resources and rotation operations for classical calculations. The private inputs of the participants are encoded into the rotation operations, and no classical result is produced. This effectively reduces the risk of classical attacks and enhances the security of the QPC protocol. Compared with the current QPC protocols, complex quantum technologies such as high-dimensional quantum states, entangled swapping technology, and joint measurements are not required. Our protocol only utilizes easy-to-implement technologies such as Bell states, rotation operations, and Bell-basis measurements. All of these improvements could not only make our protocol more practical but also enhance its security. In other words, our protocol demonstrates superior performance in terms of practicability and security. In the future, we will focus on designing a semi-quantum private comparison to reduce the demand for quantum resources and develop a more efficient QPC protocol.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material; further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>MH: conceptualization, formal analysis, funding acquisition, investigation, methodology, and writing&#x2013;original draft. S-YS: writing&#x2013;review and editing. WZ: funding acquisition, supervision, and writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The authors declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This work is supported by the Open Fund of Network and Data Security Key Laboratory of Sichuan Province (grant no. NDS2024-1) and the Gongga Plan for the &#x201c;Double World-class Project.&#x201d;</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare 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>
</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>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shor</surname>
<given-names>PW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer</article-title>. <source>SIAM Rev</source> (<year>1999</year>) <volume>41</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>303</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/S0036144598347011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grover</surname>
<given-names>LK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1997</year>) <volume>79</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>325</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.79.325</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</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>
</person-group>. <article-title>Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing</article-title>. <source>Theor Comput Sci</source> (<year>2014</year>) <volume>560</volume>:<fpage>7</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tcs.2014.05.025</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>van Leent</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Redeker</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Garthoff</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schwonnek</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fertig</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>A device-independent quantum key distribution system for distant users</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2022</year>) <volume>607</volume>(<issue>7920</issue>):<fpage>687</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-022-04891-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>DM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum key agreement protocol based on quantum search algorithm</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2021</year>) <volume>60</volume>:<fpage>838</fpage>&#x2013;<lpage>47</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-020-04703-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liao</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>XF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-party semi-quantum key agreement protocol based on the four-qubit cluster states</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>61</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>114</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-022-05102-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>HH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>New semi-quantum key agreement protocol based on high-dimensional single-particle states</article-title>. <source>Chin Phys B</source> (<year>2020</year>) <volume>29</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>110304</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1056/abaedd</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum secure direct communication based on quantum homomorphic encryption</article-title>. <source>Mod Phys Lett A</source> (<year>2021</year>) <volume>36</volume>(<issue>37</issue>):<fpage>2150263</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217732321502631</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sheng</surname>
<given-names>YB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Long</surname>
<given-names>GL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>One-step quantum secure direct communication</article-title>. <source>Sci Bull</source> (<year>2022</year>) <volume>67</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>367</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.scib.2021.11.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hillery</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bu&#x17e;ek</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berthiaume</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum secret sharing</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>1999</year>) <volume>59</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1829</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.59.1829</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>XY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>WB</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Experimental quantum secret sharing based on phase encoding of coherent states</article-title>. <source>Mech Astron</source> (<year>2023</year>) <volume>66</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>260311</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11433-023-2105-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>AC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Protocols for secure computations</article-title>. In: <conf-name>23rd annual symposium on foundations of computer science (sfcs 1982)</conf-name>; <conf-date>November 1982</conf-date>; <conf-loc>Chicago, IL, USA</conf-loc> (<year>1982</year>). p. <fpage>160</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Boudot</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schoenmakers</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Traore</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A fair and efficient solution to the socialist millionaires&#x2019; problem</article-title>. <source>Discrete Appl Math</source> (<year>2001</year>) <volume>111</volume>(<issue>1-2</issue>):<fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>36</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0166-218X(00)00342-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lo</surname>
<given-names>HK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Insecurity of quantum secure computations</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>1997</year>) <volume>56</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1154</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.56.1154</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>YG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An efficient two-party quantum private comparison protocol with decoy photons and two-photon entanglement</article-title>. <source>J Phys A: Math Theor</source> (<year>2009</year>) <volume>42</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>055305</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8113/42/5/055305</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>XB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niu</surname>
<given-names>XX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>YX</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An efficient protocol for the private comparison of equal information based on the triplet entangled state and single-particle measurement</article-title>. <source>Opt Commun</source> (<year>2010</year>) <volume>283</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>1561</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.optcom.2009.11.085</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tseng</surname>
<given-names>HY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hwang</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Intercept&#x2013;resend attacks on Chen et al.&#x27;s quantum private comparison protocol and the improvements</article-title>. <source>Opt Commun</source> (<year>2011</year>) <volume>284</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>2412</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.optcom.2010.12.070</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Single-photon-based quantum secure protocol for the socialist millionaires&#x2019; problem</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2024</year>) <volume>12</volume>:<fpage>1364140</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2024.1364140</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Robust and efficient quantum private comparison of equality with collective detection over collective-noise channels</article-title>. <source>Sci China Phys Mech Astron</source> (<year>2013</year>) <volume>56</volume>:<fpage>1670</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11433-013-5224-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>YB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison protocol based on Bell entangled states</article-title>. <source>Commun Theor Phys</source> (<year>2012</year>) <volume>57</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>583</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0253-6102/57/4/11</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>QD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>HY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison protocol based on four-particle GHZ states</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2020</year>) <volume>59</volume>:<fpage>1798</fpage>&#x2013;<lpage>806</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-020-04446-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ji</surname>
<given-names>ZX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>HG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>PR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Two-party quantum private comparison protocol with maximally entangled seven-qubit state</article-title>. <source>Mod Phys Lett A</source> (<year>2019</year>) <volume>34</volume>(<issue>28</issue>):<fpage>1950229</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217732319502298</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ji</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison protocols with a number of multi-particle entangled states</article-title>. <source>IEEE Access</source> (<year>2019</year>) <volume>7</volume>:<fpage>44613</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2019.2906687</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>WB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>HC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>LL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>GH</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Quantum private comparison of equality based on five-particle cluster state</article-title>. <source>Commun Theor Phys</source> (<year>2016</year>) <volume>66</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>621</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0253-6102/66/6/621</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>HY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>TT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum protocol for millionaire problem</article-title>. <source>Opt Commun</source> (<year>2011</year>) <volume>284</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>545</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.optcom.2010.09.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>GD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison with d-level single-particle states</article-title>. <source>Physica Scripta</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>065013</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-8949/88/06/065013</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>FZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qin</surname>
<given-names>SJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison protocol based on entanglement swapping of d-level Bell states</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2013</year>) <volume>12</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>2793</fpage>&#x2013;<lpage>802</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-013-0536-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>SQ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-party quantum private size comparison protocol with d-dimensional Bell states</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>981376</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.981376</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>QD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>NS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Semi-quantum private comparison protocol of size relation with d-dimensional Bell states</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2021</year>) <volume>20</volume>:<fpage>124</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-021-03056-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>ML</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Novel semi-quantum private comparison protocol with Bell states</article-title>. <source>Laser Phys Lett</source> (<year>2024</year>) <volume>21</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>055209</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1612-202X/ad3a54</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>ZY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qin</surname>
<given-names>LG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Robust multi-party semi-quantum private comparison protocols with decoherence-free states against collective noises</article-title>. <source>Adv Quan Tech</source> (<year>2023</year>) <volume>6</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>2300097</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/qute.202300097</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>SQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Semi-quantum private comparison protocol of size relation with d-dimensional GHZ states</article-title>. <source>Chin Phys B</source> (<year>2022</year>) <volume>31</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>010302</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1056/ac1413</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>YC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>ZY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>QD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Two semi-quantum private comparison protocols of size relation based on single particles</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>61</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>157</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-022-05149-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>WQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>LN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>MZ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-party semi-quantum private comparison based on the maximally entangled GHZ-type states</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>1048325</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.1048325</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>LZ</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Semi-quantum private comparison based on Bell states</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2020</year>) <volume>19</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>180</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-020-02674-w</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>PH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hwang</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsai</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient semi-quantum private comparison using single photons</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2019</year>) <volume>18</volume>:<fpage>207</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-019-2251-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lang</surname>
<given-names>YF</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Quantum gate-based quantum private comparison</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2020</year>) <volume>59</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>833</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-019-04369-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>WQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>GL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>YX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>New quantum private comparison protocol without a third party</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2020</year>) <volume>59</volume>:<fpage>1866</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-020-04454-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient quantum private comparison based on entanglement swapping of bell states</article-title>. <source>Int J Theor Phys</source> (<year>2021</year>) <volume>60</volume>:<fpage>3783</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10773-021-04915-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rahman</surname>
<given-names>AU</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ji</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ji</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Two-party quantum private comparison based on eight-qubit entangled state</article-title>. <source>Mod Phys Lett A</source> (<year>2022</year>) <volume>37</volume>(<issue>05</issue>):<fpage>2250026</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0217732322500262</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison of arbitrary single qubit states based on swap test</article-title>. <source>Chin Phys B</source> (<year>2022</year>) <volume>31</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>040303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1056/ac4103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>HY</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum private comparison protocol based on 4D GHZ-like states</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2023</year>) <volume>22</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>255</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-023-03999-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Practical quantum protocols for blind millionaires&#x2019; problem based on rotation encryption and swap test</article-title>. <source>Physica A: Stat Mech its Appl</source> (<year>2024</year>) <volume>637</volume>:<fpage>129614</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2024.129614</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>WF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient multiparty quantum private comparison protocol based on single photons and rotation encryption</article-title>. <source>Quan Inf Process</source> (<year>2023</year>) <volume>22</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>272</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11128-023-04027-9</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>