<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="brief-report">
<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="doi">10.3389/fphy.2018.00106</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Perspective</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Duality, Matroids, Qubits, Twistors, and Surreal Numbers</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Nieto</surname> <given-names>J. A.</given-names></name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/581331/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff><institution>Facultad de Ciencias F&#x000ED;sico-Matem&#x000E1;ticas de la Universidad Aut&#x000F3;noma de Sinaloa</institution>, <addr-line>Culiac&#x000E1;n Sinaloa</addr-line>, <country>Mexico</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Ashkbiz Danehkar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, United States</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Mauricio Alejandro Valenzuela, Universidad San Sebasti&#x000E1;n, Chile; Roberto Martinez, Universidad Nacional de Colombia, Colombia</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: J. A. Nieto <email>nieto&#x00040;uas.edu.mx</email>; <email>janieto1&#x00040;asu.edu</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to High-Energy and Astroparticle Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>01</day>
<month>10</month>
<year>2018</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2018</year>
</pub-date>
<volume>6</volume>
<elocation-id>106</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>17</day>
<month>07</month>
<year>2018</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>06</day>
<month>09</month>
<year>2018</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2018 Nieto.</copyright-statement>
<copyright-year>2018</copyright-year>
<copyright-holder>Nieto</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>We show that <italic>via</italic> the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relations, the various apparent unrelated concepts, such as duality, matroids, qubits, twistors, and surreal numbers are, in fact, deeply connected. Moreover, we conjecture the possibility that these concepts may be considered as underlying mathematical structures in quantum gravity.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>duality</kwd>
<kwd>matroids</kwd>
<kwd>twistors</kwd>
<kwd>surreal numbers</kwd>
<kwd>quantum gravity</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="0"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="59"/>
<ref-count count="34"/>
<page-count count="7"/>
<word-count count="4908"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<p>It is a fact that the duality concept is everywhere in both mathematics and physics. Of course, since the list of examples of this fact is very large and since we are concern with quantum gravity let us just briefly mention, as examples in which the duality concept plays a fundamental role, matroid theory [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] [see also [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] and references therein] and surreal numbers [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] in mathematics and string theory [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and loop quantum gravity [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] in physics. The origin of matroid theory can be traced back to graph theory were according to the Kuratowski theorem a graph has a dual if does not contain the complete graphs <italic>K</italic><sub>5</sub> and <italic>K</italic><sub>3, 3</sub> (see [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]). A matroid is a generalization of the graph concept in which every matroid has a dual. One may understand why matroid theory is a generalization of graph theory by associating with every graph <italic>G</italic> a matroid <italic>M</italic>(<italic>G</italic>). So one must have <italic>M</italic>(<italic>K</italic><sub>5</sub>) and <italic>M</italic>(<italic>K</italic><sub>3, 3</sub>), but according to matroid theory one must have the corresponding duals <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> which turns out to be non-graphic. A surreal number <italic>x</italic> &#x0003D; {<italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub>, <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub>} is written in terms of the dual sets <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> left set and <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub> the right set which satisfies two main axioms (see below). Surprisingly these dual numbers contains the structure of real numbers among other numerical structures. On the other hand it is known that the origin of <italic>M</italic>-theory [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] was inspired by trying to make sense of a number of dualities between string theory and <italic>p</italic>-branes. For instance, in eleven dimensions the 1-brane is dual to the 5-brane (see [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]). Finally, it is known that loop quantum gravity emerges from the discovery of the Ashtekar variables which in turn arises by the requirement of the canonical formalism applied to the self-dual Ricci curvature tensor [see [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] and references therein].</p>
<p>Of course, the duality concepts refereed above may be at first sight quite different for each example. So the first step it is to introduce a formal definition of the concept of duality. It turns out that at least in matroid theory one finds such a formal definition [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. Let <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the family of all matroids <italic>M</italic> which corresponding to the ground set <italic>E</italic>. The matroid duality is a map <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfying the two main axioms:</p>
<disp-formula id="E1"><mml:math id="M5"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtext>a</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtext>b</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>E</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Inspired by this definition of duality in oriented matroid theory let us propose a general tensor definition of duality structure. Consider a family <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of all completely antisymmetric tensors <italic>A</italic> (<italic>p</italic>-forms), which correspond to space of dimension <italic>d</italic>, together with an operation &#x0002B; which can be any well-defined tensorial sum operation. The pair <inline-formula><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determines a dual structure through the map <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>if satisfies the following axioms:</p>
<disp-formula id="E60"><mml:math id="M105"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtext>I</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>II</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x00024;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Note that (II) plays the role of (b) in matroid theory.</p>
<p>Assuming the particular case that <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponds to family of zero-rank tensors one may add two additional axioms, namely</p>
<disp-formula id="E65"><mml:math id="M151"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>A</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>A</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>One can prove that the element 0 in (III) is unique as follows: Assume that <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a dual structure with two self-dual elements 0 and 0&#x02032;. Then 0 &#x0003D; 0&#x0002B;0&#x02032; &#x0003D; 0&#x02032;. Moreover, according to the axiom (IV) the element <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic> can be considered as the inverse of <italic>A</italic>. In order to show that the inverse <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic> is unique one takes recourse of the axiom (I) instead of the associativity axiom in group theory. In fact, assume that an arbitrary element <italic>A</italic> in <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">A</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has two inverses <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic> and <sup>&#x0002A;</sup><italic>B</italic>. Thus, one has (i) <italic>A</italic>&#x0002B; <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic> &#x0003D; 0 and (ii) <italic>A</italic>&#x0002B; <sup>&#x0002A;</sup><italic>B</italic> &#x0003D; 0. Applying the axioms (I) and (III) to (ii) one obtains <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic>&#x0002B; <italic>B</italic> &#x0003D; 0 and therefore according (i) one gets <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic>&#x0002B; <italic>B</italic> &#x0003D; <sup>&#x0002A;</sup><italic>A</italic>&#x0002B;<italic>A</italic> which means that <italic>B</italic> &#x0003D; <italic>A</italic>. The two axioms (III) and (IV) are similar to the definition of a field in number theory. For these reasons one it is straightforward to verify that the integer <italic>Z</italic> and the real numbers <italic>R</italic> are in fact dual structures.</p>
<p>The main goal of the present work is to comment about the possibility that the various concepts such as oriented matroids, qubits, twistors, and surreal numbers are linked by the duality symmetry. Moreover we shall argue that such a dual concept may be considered as an underlying mathematical tool in quantum gravity.</p>
<p>It turns out that the completely antisymmetric &#x003B5;-symbol becomes the underlying mathematical object in all these connections. Specifically, the &#x003B5;-symbol can be defined as</p>
<disp-formula id="E2"><label>(1)</label><mml:math id="M17"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the indices <italic>a</italic><sub>1</sub>, &#x02026;, <italic>a</italic><sub><italic>d</italic></sub> run from 1 to <italic>d</italic>. This is a <italic>d</italic>-rank density tensor which values are &#x0002B;1 or &#x02212;1 depending on even or odd permutations of &#x003B5;<sup>12&#x02026;<italic>d</italic></sup>, respectively. Moreover, <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> takes the value 0 unless the values of <italic>a</italic><sub>1</sub>&#x02026;<italic>a</italic><sub><italic>d</italic></sub> are all different. Lowering and rising the indices with a Kronecker delta &#x003B4;<sub><italic>ab</italic></sub> one finds that</p>
<disp-formula id="E3"><label>(2)</label><mml:math id="M19"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is a generalized Kronecker delta. A contraction in (2) of the last <italic>n</italic>-indices of the type <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> with the last <italic>n</italic>-indices of the type <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> leads to</p>
<disp-formula id="E4"><label>(3)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <italic>n</italic> &#x0003D; <italic>d</italic>&#x02212;<italic>k</italic>&#x0002B;1. In particular one has</p>
<disp-formula id="E5"><label>(4)</label><mml:math id="M22"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Let <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> be any <italic>d</italic> &#x000D7; <italic>n</italic> matrix over some field <italic>F</italic>, where the index <italic>i</italic> takes values in the ordinal set <italic>E</italic> &#x0003D; {1, &#x02026;, <italic>n</italic>}. Consider the object</p>
<disp-formula id="E6"><label>(5)</label><mml:math id="M24"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Using the &#x003B5;-symbol property</p>
<disp-formula id="E7"><label>(6)</label><mml:math id="M25"><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>it is not difficult to prove that <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> satisfies the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relations [see [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] and references therein], namely</p>
<disp-formula id="E8"><label>(7)</label><mml:math id="M27"><mml:msup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the brackets in the indices of (6) and (7) mean completely antisymmetric.</p>
<p>Through (5) one can define the object</p>
<disp-formula id="E9"><label>(8)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>&#x003A3;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>e</italic><sub><italic>i</italic><sub>1</sub></sub>, <italic>e</italic><sub><italic>i</italic><sub>2</sub></sub>, &#x02026;, <italic>e</italic><sub><italic>i</italic><sub><italic>d</italic></sub></sub> are 1-form bases associated with the <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-dimensional real vector space of alternating <italic>d</italic>-forms on <italic>R</italic><sup><italic>n</italic></sup>. It turns out that (8) can also be written as</p>
<disp-formula id="E10"><label>(9)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>&#x003A3;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>&#x02227;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for some <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. This means that <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> corresponds to an alternating decomposable <italic>d</italic>-form [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>].</p>
<p>A realizable chirotope &#x003C7; is defined as</p>
<disp-formula id="E11"><label>(10)</label><mml:math id="M33"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In order to define non-realizable chirotopes it is convenient to write the expression (7) in the alternative form</p>
<disp-formula id="E12"><label>(11)</label><mml:math id="M34"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E13"><label>(12)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x00237;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <italic>j</italic><sub><italic>d</italic>&#x0002B;1</sub> &#x0003D; <italic>i</italic><sub><italic>d</italic></sub> and <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x00237;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> establish the notation for omitting this index. Thus, for a general definition, one defines a <italic>d</italic>-rank chirotope &#x003C7;:<italic>E</italic><sup><italic>d</italic></sup> &#x02192; {&#x02212;1, 0, 1} if there exist <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> such that</p>
<disp-formula id="E14"><label>(13)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E15"><label>(14)</label><mml:math id="M39"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x00237;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and <italic>k</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>d</italic>&#x0002B;1. It is evident that (11) is a particular case of (13). Therefore, there are chirotopes that may be non-realizable. Moreover, this definition of a chirotope admits a straightforward generalization to the complex structure setting. In this case the complex chirotopes are called phirotopes [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<p>Given a chirotope (or phirotope) <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> its dual is defined as</p>
<disp-formula id="E16"><label>(15)</label><mml:math id="M41"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Here <italic>D</italic> &#x0003D; <italic>d</italic>&#x0002B;<italic>p</italic> is the total dimension of the ground state <italic>E</italic>. Observe that due to the relations (3) one gets</p>
<disp-formula id="E17"><label>(16)</label><mml:math id="M42"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>which means that &#x003C7; satisfies the axiom (I). It turns out that (16) is true for a general completely antisymmetric object <italic>F</italic> (<italic>d</italic>-form) when its dual is defined in terms of the &#x003B5;-symbol. In fact, when <italic>D</italic> is even one can write <italic>D</italic> &#x0003D; <italic>d</italic>&#x0002B;<italic>d</italic> &#x0003D; 2<italic>d</italic> and in this case one can define the self-dual (antiself-dual) tensor as</p>
<disp-formula id="E18"><label>(17)</label><mml:math id="M43"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<p>One observe that <sup>&#x000B1;</sup><italic>F</italic> satisfies</p>
<disp-formula id="E19"><label>(18)</label><mml:math id="M44"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, one sees that for <italic>D</italic> even the <sup>&#x000B1;</sup><italic>F</italic> tensor is another self-dual (antiself-dual) notion other than the 0 element in the axioms (III) and (IV).</p>
<p>Let us now explain how the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relation (7) is connected with qubit theory [see [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] and references therein]. For this purpose consider the general complex state &#x02223;&#x003C8;&#x0003E;&#x02208;<italic>C</italic><sup>2</sup><sup><italic>N</italic></sup></p>
<disp-formula id="E20"><label>(19)</label><mml:math id="M45"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the states &#x02223;<italic>A</italic><sub>1</sub><italic>A</italic><sub>2</sub>&#x02026;<italic>A</italic><sub><italic>N</italic></sub>&#x0003E; &#x0003D; &#x02223;<italic>A</italic><sub>1</sub>&#x0003E;&#x02297;&#x02223;<italic>A</italic><sub>2</sub>&#x0003E;&#x02026;&#x02297;&#x02223;<italic>A</italic><sub><italic>N</italic></sub>&#x0003E; correspond to a standard basis of the <italic>N</italic>-qubit. For a 3-qubit (19) becomes</p>
<disp-formula id="E21"><label>(20)</label><mml:math id="M46"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>while for 4-qubit one has</p>
<disp-formula id="E22"><label>(21)</label><mml:math id="M47"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It turns out that, in a particular subclass of <italic>N</italic>-qubit entanglement, the Hilbert space can be broken into the form <italic>C</italic><sup>2</sup><sup><italic>N</italic></sup> &#x0003D; <italic>C</italic><sup><italic>L</italic></sup>&#x02297;<italic>C</italic><sup><italic>l</italic></sup>, with <italic>L</italic> &#x0003D; 2<sup><italic>N</italic>&#x02212;<italic>n</italic></sup> and <italic>l</italic> &#x0003D; 2<sup><italic>n</italic></sup>. Such a partition allows a geometric interpretation in terms of the complex Grassmannian variety <italic>Gr</italic>(<italic>L, l</italic>) of <italic>l</italic>-planes in <italic>C</italic><sup><italic>L</italic></sup> via the Pl&#x000FC;cker embedding. It turns out that in this scenario the complex 3-qubit, 4-qubit admit a geometric interpretation in terms of the complex Grassmannian varieties <italic>Gr</italic>(4, 2), <italic>Gr</italic>(8, 2), respectively [see [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] for details]. The idea is to associate the first <italic>N</italic>&#x02212;<italic>n</italic> and the last <italic>n</italic> indices of <italic>Q</italic><sub><italic>A</italic><sub>1</sub><italic>A</italic><sub>2</sub>&#x02026;<italic>A</italic><sub><italic>N</italic></sub></sub> with a <italic>L</italic>&#x000D7;<italic>l</italic> matrix <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. This can be interpreted as the coordinates of the Grassmannian <italic>Gr</italic>(<italic>L, l</italic>) of <italic>l</italic>-planes in <italic>C</italic><sup><italic>L</italic></sup>. Using the matrix <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> one can define the Pl&#x000FC;cker coordinates</p>
<disp-formula id="E23"><label>(22)</label><mml:math id="M50"><mml:msup><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mn>...</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>which one recognizes as the complex version of the decomposable tensor <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> defined in (5). Moreover, one verifies that under the transformation &#x003C9; &#x02192; <italic>S&#x003C9;</italic> with <italic>S</italic>&#x02208;<italic>GL</italic>(<italic>l, C</italic>) the Pl&#x000FC;cker coordinates transform as <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and of course <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">&#x000B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> satisfies the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relations</p>
<disp-formula id="E24"><label>(23)</label><mml:math id="M54"><mml:msup><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>Now, consider the quantity <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi></mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where the <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi></mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes Pauli matrices and &#x003C3;<sub>0</sub> is the identity matrix. By using &#x003C3;<sub>&#x003BC;</sub> the linear momentum in 4-dimensions <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup> can be written as</p>
<disp-formula id="E25"><label>(24)</label><mml:math id="M57"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>This is the spinorial representation of <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup>. An interesting aspect emerges if one sets <italic>Det</italic>(<italic>p</italic><sup><italic>A&#x01E02;</italic></sup>) &#x0003D; 0, corresponding to a null momentum <inline-formula><mml:math id="M58"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. This means that</p>
<disp-formula id="E26"><label>(25)</label><mml:math id="M59"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>A solution to this equation is given by <italic>p</italic><sup><italic>A&#x01E02;</italic></sup> &#x0003D; &#x003BE;<sup><italic>A</italic></sup>&#x003B7;<sup>&#x01E02;</sup>. Since <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup> is real vector one verifies that <inline-formula><mml:math id="M60"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and therefore</p>
<disp-formula id="E27"><label>(26)</label><mml:math id="M61"><mml:msup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:msup><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>A</mml:mi></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>One finds that this last expression means that <inline-formula><mml:math id="M62"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, where due to (26) one sees that <italic>a</italic> is real number which can be normalized in the form <italic>a</italic> &#x0003D; &#x000B1;. So one has found that, in the case of null momentum, one can write <italic>p</italic><sup><italic>A&#x01E02;</italic></sup> in terms of a more fundamental complex quantity &#x003BE;<sup><italic>A</italic></sup>, namely</p>
<disp-formula id="E28"><label>(27)</label><mml:math id="M63"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Similar analysis applies to the total angular momentum <italic>M</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> &#x0003D; <italic>x</italic><sup>&#x003BC;</sup><italic>p</italic><sup>&#x003BD;</sup>&#x02212;<italic>x</italic><sup>&#x003BD;</sup><italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup>&#x0002B;<italic>S</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup>, where <italic>S</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> is the internal angular momentum satisfying the Tulczyjew second class constraint [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>];</p>
<disp-formula id="E29"><label>(28)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Observe that due to (28) and since <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup> is a null vector one has <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> This means that <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In turn this leads to <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Therefore, if one defines the 4-vector <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> one obtains <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and consequently one discovers that</p>
<disp-formula id="E30"><label>(29)</label><mml:math id="M71"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for some non-vanishing constant <italic>s</italic> which is identified with the helicity of the system. This means that the spin <italic>S</italic><sub>&#x003BC;</sub> is parallel or anti-parallel to <italic>p</italic><sub>&#x003BC;</sub> depending of the sign of <italic>s</italic>. So, determining <italic>p</italic><sup><italic>A&#x01E02;</italic></sup> in terms of &#x003BE;<sup><italic>A</italic></sup> via (27) is equivalent to determine <italic>S</italic><sup><italic>A&#x01E02;</italic></sup> in the form <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Thus, considering (28) one sees that the left relevant part of <italic>M</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> is</p>
<disp-formula id="E31"><label>(30)</label><mml:math id="M73"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>but again since <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup> is a null vector one has <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> which means that out of the six true degrees of freedom of <italic>L</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> &#x0003D; &#x02212;<italic>L</italic><sup>&#x003BD;&#x003BC;</sup> three are already determined by <italic>p</italic><sup>&#x003BC;</sup>. Therefore, the corresponding spinor representation of <italic>L</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup>, namely <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>&#x01E0A;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>&#x01E02;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>&#x01E0A;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, can be written as</p>
<disp-formula id="E32"><label>(31)</label><mml:math id="M76"><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>C</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x00025;</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Here, &#x003BC;<sup><italic>AC</italic></sup> &#x0003D; &#x003BC;<sup><italic>CA</italic></sup> is a symmetric matrix and therefore has only three independent complex degrees of freedom. In order to reduce &#x003BC;<sup><italic>AC</italic></sup> to only three real components which of course are related to the true three degrees of freedom of <italic>L</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> one further writes &#x003BC;<sup><italic>AC</italic></sup> in the form &#x003BC;<sup><italic>AC</italic></sup> &#x0003D; &#x003BE;<sup><italic>A</italic></sup>&#x003C0;<sup><italic>C</italic></sup>&#x0002B;&#x003BE;<sup><italic>C</italic></sup>&#x003C0;<sup><italic>A</italic></sup>. If to the coordinates &#x003BE;<sub>&#x00226;</sub> one adds the the spinor &#x003C0;<sup><italic>A</italic></sup> one is lead to the twistor structure <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00226;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] [see [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] and references therein] which can be identified with a point in <italic>C</italic><sup>4</sup>. This analysis revel that in the case of a null system the eight coordinates (<italic>x</italic><sup>&#x003BC;</sup>, <italic>p</italic><sup>&#x003BD;</sup>) in <italic>R</italic><sup>8</sup> may in principle be associated with the coordinates <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x00226;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the twistor complex space <italic>C</italic><sup>4</sup>.</p>
<p>Consider the 2-index twistor</p>
<disp-formula id="E33"><label>(32)</label><mml:math id="M79"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>which can also be written as</p>
<disp-formula id="E34"><label>(33)</label><mml:math id="M80"><mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>If one defines <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> one sees that <italic>L</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup> can be written as</p>
<disp-formula id="E35"><label>(34)</label><mml:math id="M83"><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">p</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">p</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<p>and therefore one concludes that <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> can be understood as the complexification of <italic>L</italic><sup>&#x003BC;&#x003BD;</sup>. Of course, <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> satisfies the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relations</p>
<disp-formula id="E36"><label>(35)</label><mml:math id="M86"><mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>It turns out that <inline-formula><mml:math id="M87"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> can be used to associate points in <italic>C</italic><sup>4</sup> with points in the complexified Minkowski space (see [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]). From the perspective of oriented complex matroids, <inline-formula><mml:math id="M88"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">P</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is just a representable phirotope. One is tempted to assume that a generalization of twistor theory may be also be associated with the phirotope theory.</p>
<p>Is it possible that twistors or qubits can be related to surreal number theory [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]? Consider the set</p>
<disp-formula id="E37"><label>(36)</label><mml:math id="M89"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and call <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> and <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub> the left and right sets of <italic>x</italic>, respectively. Conway develops the surreal numbers structure <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">S</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from two axioms:</p>
<p><bold>Axiom 1</bold>. Every surreal number corresponds to two sets <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> and <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub> of previously created numbers, such that no member of the left set <italic>x</italic><sub><italic>L</italic></sub>&#x02208;<italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> is greater or equal to any member <italic>x</italic><sub><italic>R</italic></sub> of the right set <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub>.</p>
<p>Let us denote by the symbol &#x0E2A6; the notion of no greater or equal to. So the axiom establishes that if <italic>x</italic> is a surreal number then for each <italic>x</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x02208; <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> and <italic>x</italic><sub><italic>R</italic></sub> &#x02208; <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub> one has <italic>x</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x0E2A6; <italic>x</italic><sub><italic>R</italic></sub>. This is denoted by <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x0E2A6; <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub>.</p>
<p><bold>Axiom 2</bold>. One number <italic>x</italic> &#x0003D; {<italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x02223; <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub>} is less than or equal to another number <italic>y</italic> &#x0003D; {<italic>Y</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x02223; <italic>Y</italic><sub><italic>R</italic></sub>} if and only the two conditions <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> &#x0E2A6; <italic>y</italic> and <italic>x</italic>&#x0E2A6;<italic>Y</italic><sub><italic>R</italic></sub> are satisfied.</p>
<p>This can be simplified by saying that <italic>x</italic> &#x02264; <italic>y</italic> if and only if <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub>&#x0E2A6;<italic>y</italic> and <italic>x</italic>&#x0E2A6;<italic>Y</italic><sub><italic>R</italic></sub>.</p>
<p>Observe that Conway definition relies in an inductive method; before a surreal number <italic>x</italic> is introduced one needs to know the two sets <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> and <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub> of surreal numbers. Using Conway algorithm one finds that at the <italic>j</italic>-day one obtains 2<sup><italic>j</italic>&#x0002B;1</sup>&#x02212;1 numbers all of which are of form</p>
<disp-formula id="E38"><label>(37)</label><mml:math id="M91"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>m</italic> is an integer and <italic>n</italic> is a natural number, <italic>n</italic> &#x0003E; 0. Of course, the numbers (37) are dyadic rationals which are dense in the reals <italic>R</italic>.</p>
<p>The sum and product of surreal numbers are defined as</p>
<disp-formula id="E39"><label>(38)</label><mml:math id="M92"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E40"><label>(39)</label><mml:math id="M93"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>respectively. The importance of (38) and (39) is that allow us to prove that the surreal number structure is algebraically a closed field. Moreover, through (38) and (39) it is also possible to show that the real numbers <italic>R</italic> are contained in the surreals <inline-formula><mml:math id="M94"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">S</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [see [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] for details]. Of course, in some sense the prove relies on the fact that the dyadic numbers (37) are dense in the reals <italic>R</italic>.</p>
<p>In 1986, Gonshor [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] introduced a different but equivalent definition of surreal numbers.</p>
<p><bold>Definition 1</bold>. A surreal number is a function <italic>f</italic> from initial segment of the ordinals into the set {&#x0002B;, &#x02212;}.</p>
<p>For instance, if <italic>f</italic> is the function so that <italic>f</italic>(1) &#x0003D; &#x0002B;, <italic>f</italic>(2) &#x0003D; &#x0002B;, <italic>f</italic>(3) &#x0003D; &#x02212;, <italic>f</italic>(4) &#x0003D; &#x0002B; then <italic>f</italic> is the surreal number (&#x0002B;&#x0002B;&#x02212;&#x0002B;). In the Gonshor approach one obtains the sequence: 1-day</p>
<disp-formula id="E41"><label>(40)</label><mml:math id="M95"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=+1</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>in the 2-day</p>
<disp-formula id="E42"><label>(41)</label><mml:math id="M96"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</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:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</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:mo>,</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and 3-day</p>
<disp-formula id="E44"><label>(42)</label><mml:math id="M98"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mtext>3</mml:mtext><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mtext>=</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mtext>3</mml:mtext><mml:mtext>4</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mtext>=</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mtext>4</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mtext>=</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>++</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=+</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mtext>4</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>+</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=+</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mtext>3</mml:mtext><mml:mtext>4</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>++</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=+</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mtext>3</mml:mtext><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>+++</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=+3</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>respectively. Moreover, in Gonshor approach one finds the different numbers through the formula</p>
<disp-formula id="E45"><label>(43)</label><mml:math id="M99"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B5;<sub>0</sub>, &#x003B5;<sub>1</sub>, &#x003B5;<sub>2</sub>, &#x02026;, &#x003B5;<sub><italic>q</italic></sub>&#x02208;{&#x0002B;, &#x02212;} and &#x003B5;<sub>0</sub>&#x02260;&#x003B5;<sub>1</sub>. Furthermore, one has &#x02223;&#x0002B;&#x02223; &#x0003D; &#x0002B; and &#x02223;&#x02212;&#x02223; &#x0003D; &#x02212;. As in the case of Conway definition, through (43) one gets the dyadic rationals. Just for clarity, let us consider the additional example:</p>
<disp-formula id="E46"><label>(44)</label><mml:math id="M100"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</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:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>By defining the order <italic>x</italic> &#x0003C; <italic>y</italic> if <italic>x</italic>(&#x003B1;) &#x0003C; <italic>y</italic>(&#x003B1;), where &#x003B1; is the first place where <italic>x</italic> and <italic>y</italic> differ and the convention &#x02212; &#x0003C; 0 &#x0003C; &#x0002B;, it is possible to show that the Conway and Gonshor definitions of surreal numbers are equivalent [see [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] for details].</p>
<p>Suppose that instead of qubits we consider a rebit (real bits) which can be thought as <italic>j</italic>-tensor [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>],</p>
<disp-formula id="E47"><label>(45)</label><mml:math id="M101"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the indices <italic>A</italic><sub>1</sub>, <italic>A</italic><sub>2</sub>, &#x02026;, <italic>A</italic><sub><italic>j</italic></sub> run from 0 to 1. Of course <italic>j</italic> indicates the rank of <italic>t</italic><sub><italic>A</italic><sub>1</sub><italic>A</italic><sub>2</sub>&#x02026;<italic>A</italic><sub><italic>j</italic></sub></sub>. In tensorial analysis, (45) is a familiar object. One arrives to a link with surreal numbers by making the indices identification 0 &#x02192; &#x0002B; and 1 &#x02192; &#x02212;. For instance, the tensor <italic>t</italic><sub>0010</sub> in the Gonshor notation becomes</p>
<disp-formula id="E48"><label>(46)</label><mml:math id="M102"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0010</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In terms of <italic>t</italic><sub><italic>A</italic><sub>1</sub><italic>A</italic><sub>2</sub>&#x02026;<italic>A</italic><sub><italic>j</italic></sub></sub>, the expressions (40), (41) and (42) read</p>
<disp-formula id="E49"><label>(47)</label><mml:math id="M103"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mtext>0</mml:mtext></mml:msub><mml:mtext>=+1</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>in the 2-day</p>
<disp-formula id="E50"><label>(48)</label><mml:math id="M104"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</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:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</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:mo>,</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>00</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and 3-day</p>
<disp-formula id="E51"><label>(49)</label><mml:math id="M251"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>111</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>110</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>101</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>011</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>010</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>001</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal"></mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>000</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>respectively.</p>
<p>Note that there is a duality symmetry between positive and negative labels in surreal numbers. In fact, one can prove that this is general for any <italic>j</italic>-day. This could be anticipated because according to Conway definition a surreal number can be written in terms of the dual pair left and right sets <italic>X</italic><sub><italic>L</italic></sub> and <italic>X</italic><sub><italic>R</italic></sub>. Further, the concept of duality it is even clearer in the Gonshor definition of surreal numbers since in such a case one has a functions <italic>f</italic> with the image in the dual set {&#x0002B;, &#x02212;}. In terms of the tensor <italic>t</italic><sub><italic>A</italic><sub>1</sub><italic>A</italic><sub>2</sub>&#x02026;<italic>A</italic><sub><italic>p</italic></sub></sub> such a duality can be written in the form</p>
<disp-formula id="E52"><label>(50)</label><mml:math id="M106"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E53"><label>(51)</label><mml:math id="M107"><mml:msub><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>The identification of surreal numbers with rebits means that its complexification must be related to qubit theory and therefore with twistor theory. So one has discovered that the use of the completely antisymmetric object epsilon <inline-formula><mml:math id="M108"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> allows to define the Plucker coordinates which must to satisfy the Grassmann-Pl&#x000FC;cker relation. In turn, we have proved that this relation is a common mathematical central notion in oriented matroids, qubit theoy, twistor theory and surreal number theory.</p>
<p>Moreover, it has been proved in Mosseri and Dandoloff [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], Mosseri [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], and Bernevig and Chen [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] that for normalized qubits the complex 1-qubit, 2-qubit, and 3-qubit are deeply related to division algebras via the Hopf maps, <inline-formula><mml:math id="M109"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover class="overset"><mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M110"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover class="overset"><mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover class="overset"><mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, respectively. It seems that there does not exist a Hopf map for higher <italic>N</italic>-qubit states. So, from the perspective of Hopf maps, and therefore of division algebras, one arrives to the conclusion that 1-qubit, 2-qubit, and 3-qubit are more special than higher dimensional qubits [see [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] for details]. Again one wonders whether surreal numbers can contribute in this qubits theory framework.</p>
<p>The original idea of Penrose was to replace the continuity of the Minkowski space for new geometric framework which may allow for a discrete structure and in this way unify general relativity and quantum mechanics. In fact, one of the original motivation to introduce twistors was be able to have mathematical arena in which the discretization of the spacetime was possible. The hope was that the complex structure of twistors may be connected with quantum mechanics. In a sense the idea was to replace <italic>R</italic><sup>4</sup> by <italic>C</italic><sup>4</sup> and in this way, since the object in <italic>C</italic><sup>4</sup> are complex, one may be able to connect with quantum mechanics which intrinsically is a complex structure. Ironically, according to the discussion in this work, it seems to us that the combinatorial structure searched by Penrose in connection with quantum gravity is not the twistors itself but the underlying oriented matroid theory. But ground set in oriented matroids can be constructed by strings of the set {&#x0002B;&#x02212;} which are the main tool in qubit theory and surreal numbers. All these comments suggested that the concepts such as chirotopes (phirotopes), qubits, twistors, and surreals must be considered mathematical tools underlying quantum gravity.</p>
<p>Let us analysis deeply the connection between surreal numbers and qubits. For this purpose we shall assume that one may be able to write a surreal complex numbers <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the form</p>
<disp-formula id="E54"><label>(52)</label><mml:math id="M113"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M114"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are two surreal numbers according to the formula (43). This complexification of surreal numbers must establish a complete connection with the <italic>N</italic>-qubit structure if one assume the existence of a complex operator <inline-formula><mml:math id="M116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">&#x01E90;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> such that</p>
<disp-formula id="E56"><label>(53)</label><mml:math id="M118"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>...</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>J</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mn>...</mml:mn><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This is inspired in the observation that <inline-formula><mml:math id="M119"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (43) can be associated with the eigenvalues of a <italic>z</italic>-component &#x00134;<sub><italic>z</italic></sub> of the total angular momentum &#x00134; in quantum mechanics. Of course in such case one has <inline-formula><mml:math id="M120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</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:math></inline-formula>, with the identification of <inline-formula><mml:math id="M121"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin of the system. The surprise with surreal numbers is that predicts that besides <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin system there must exist infinite number of <inline-formula><mml:math id="M123"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>-spins, according to the formula (43). Thus, for instance one must include particles with <inline-formula><mml:math id="M124"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin (see [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]) and <inline-formula><mml:math id="M125"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin and in general particles with dyadic rational <inline-formula><mml:math id="M126"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin.</p>
<p>Traditionally, quantum mechanics enter in the above twistor formalism when one writes all possible gauge fields (and their associated field equations) in twistor language and proceed to quantize in the usual way. In the case of qubit theory things are different because, even from the begining, qubits refers to quantum states. Thus, concepts of quantum mechanics such as the density of states are constructed from the corresponding entanglement monotones [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Here, we would like to propose an alternative possible route to connect further our formalism with quantum mechanics. The central idea is to continue looking the surreal numbers as a quantities associated with different dyadic spins (<inline-formula><mml:math id="M127"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>-spin). Let us explain in some detail this idea. As we mentioned <inline-formula><mml:math id="M128"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (43) seems to play the analog of the eigenvalues of the <italic>z</italic>-component &#x00134;<sub><italic>z</italic></sub> of the angular momentum operator, namely <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</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:math></inline-formula>. Roughly speaking, from the point of view of number theory, the quantization of a physical system means to go from the real numbers (continuum) <italic>R</italic> to natural numbers <italic>N</italic> (discrete). In the case of surreal numbers things are different because one starts with the 0-day, 1-day, 2-day, and so on and in the &#x003C9;-day (this is the way mathematitians called) one obtains the real numbers <italic>R</italic>. In other words one starts with a discrete structure and finds the continuum scenario. Moreover, if in addition to (43) one uses the identity</p>
<disp-formula id="E57"><label>(54)</label><mml:math id="M130"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>it is not difficult to show that <inline-formula><mml:math id="M131"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (43) satisfies the expression</p>
<disp-formula id="E58"><label>(55)</label><mml:math id="M132"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since <italic>l</italic>&#x0003C;<italic>j</italic> one also has</p>
<disp-formula id="E59"><label>(56)</label><mml:math id="M133"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, one assumes that from (43) one has <italic>j</italic> &#x0003D; <italic>l</italic>&#x0002B;<italic>s</italic>. Of course, (56) is the analoguos inequality of the eigenvalue of the total angular momentum. Following this route of thoughts one first note that surreal numbers of the type (&#x0002B;&#x0002B;&#x02026;&#x0002B;&#x0002B;) (or the corresponding negative part) can be associated with higher integer-spins, 1, 2, 3, &#x02026;, while surreal numbers of the type (&#x0002B;&#x0002B;&#x02026;&#x0002B;&#x02212;) can be associated with half-inter spins, 1/2, 3/2, 5/2, &#x02026;. This means that in principle bosons and fermions are part of the surreal structure and therefore supersymmetry must be present. Thus one must expect that a generalized supersymmetry can be obtained if one includes other surreal numbers such as 1/4, 3/4, 1/8, 3/8, and so on. Since, as we mentioned, the dyadic rational <italic>m</italic>/2<sup><italic>n</italic></sup> are dense in the reals <italic>R</italic> one should expect that eventually, in the &#x003C9;-day, the anyons may emerge. What about the graviton? This corresponds to the surreal number 2 or 2-spin. Thus, just as in string theory the graviton is just one resonance out of many or even infinity resonances, in our case the graviton is just a physical system with particular value 2-spin, but in principle one has all kind of dyadic-spin particles. Thus, according to these observations it seems that quantum gravity should not be seen as an isolated problem but as part of a much larger system in which all types of dyadic-spins are present.</p>
<p>Another source of interesting developments it may emerge from the analysis of singularities, both in balck-holes and cosmology. In fact, from the point of view of surreal numbers theory the black-hole singularity 2<italic>MG</italic>/<italic>c</italic><sup>2</sup><italic>r</italic> &#x02192; &#x0221E;, when <italic>r</italic> &#x02192; 0, and the Big-Bang singularity (of the radiation energy density) <inline-formula><mml:math id="M134"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, when <italic>a</italic> &#x02192; 0 are not a real problem because in such a mathematical theory all kind of infinite large and infinite small are present.</p>
<p>It is worth mentioning that in Atiyah [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], the twistor space and the Pl&#x000FC;cker coordinates are used to determine the geometry of the instantons solutions of Yang-Mills theory. It may interesting for further research to find the connection between instantons formalism and surreal number theory.</p>
<p>Finally, let us just mention that using fiber bundle concept in oriented matroid theory [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] a connection with <italic>p</italic>-branes and phirotopes was established [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Thus according to the present development one may expect that eventually a link between <italic>p</italic>-branes and surreal numbers must be route to follow in the quest of quantum gravity.</p>
<sec id="s1">
<title>Author contributions</title>
<p>The author confirms being the sole contributor of this work and has approved it for publication.</p>
<sec>
<title>Conflict of interest statement</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>I would like to thank the Mathematical, Computational &#x00026; Modeling Sciences Center of the Arizona State University where part of this work was developed. I would like also to thank the two referees and the editor for valuable comments.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Oxley</surname> <given-names>JG</given-names></name></person-group>. <source>Matroid Theory</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford Science Publications</publisher-name>; <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name> (<year>1992</year>).</citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bj&#x000F6;rner</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Las</surname> <given-names>Vergnas M</given-names></name> <name><surname>Sturmfels</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>White</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Ziegler</surname> <given-names>GM</given-names></name></person-group>. <source>Oriented Matroids</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1993</year>).</citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Matroids and p-branes</article-title>. <source>Adv Theor Math Phys.</source> (<year>2004</year>) <volume>8</volume>:<fpage>177</fpage>&#x02013;<lpage>88</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4310/ATMP.2004.v8.n1.a4</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Oriented matroid theory as a mathematical framework for M-theory</article-title> <source>Adv Theor Math Phys.</source> (<year>2006</year>) <volume>10</volume>:<fpage>747</fpage>&#x02013;<lpage>57</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4310/ATMP.2006.v10.n5.a5</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Searching for a connection between matroid theory and string theory</article-title>. <source>J Math Phys.</source> (<year>2004</year>) <volume>45</volume>:<fpage>285</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1625416</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Phirotopes, super p-branes and Qubit theory</article-title>. <source>Nucl Phys B</source> (<year>2014</year>) <volume>883</volume>:<fpage>350</fpage>&#x02013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysb.2014.04.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name> <name><surname>Marin</surname> <given-names>MC</given-names></name></person-group>. <article-title>Matroid theory and Chern-Simons</article-title>. <source>J Math Phys.</source> (<year>2000</year>) <volume>41</volume>:<fpage>7997</fpage>&#x02013;<lpage>8005</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1319518</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Qubits and oriented matroids in four time and four space dimensions</article-title>. <source>Phys Lett B</source> (<year>2013</year>) <volume>718</volume>:<fpage>1543</fpage>&#x02013;<lpage>47</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2012.12.034</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nieto</surname> <given-names>JA</given-names></name></person-group>. <article-title>Qubits and chirotopes</article-title>. <source>Phys Lett B</source> (<year>2010</year>) <volume>692</volume>:<fpage>43</fpage>&#x02013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2010.07.010</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Knuth</surname> <given-names>DE</given-names></name></person-group>. <source>Surreal Numbers: How Two Ex-Students Turned on to Pure Mathematics and Found Total Happiness: A Mathematical Novelette.</source> <publisher-loc>Boston, MA</publisher-loc>: <publisher-name>Addison -Wesley Publising Co</publisher-name>. (<year>1974</year>).</citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Conway</surname> <given-names>JH</given-names></name></person-group>. <source>On Number and Games.</source> <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>Academic Press</publisher-name> (<year>1976</year>).</citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gonshor</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <source>An Introduction to the Theory of Surreal Numbers</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1986</year>).</citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Green</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Schwarz</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Witten</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <source>Superstring Theory</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1987</year>).</citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ashtekar</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Lewandowski</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Background independent quantum gravity: a status report</article-title>. <source>Class Quant Grav.</source> (<year>2004</year>) <volume>21</volume>:<fpage>R53</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/21/15/R01</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Whitney</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>On the abstract properties of linear dependence</article-title>. <source>Am J Math.</source> (<year>1935</year>) <volume>57</volume>:<fpage>509</fpage>&#x02013;<lpage>33</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Duff</surname> <given-names>MJ</given-names></name></person-group>. <article-title>M-theory (the theory formerly known as strings)</article-title>. <source>Int J Mod Phys A</source> (<year>1996</year>) <volume>11</volume>:<fpage>5623</fpage>&#x02013;<lpage>42</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bland</surname> <given-names>RG</given-names></name> <name><surname>Dietrich</surname> <given-names>BL</given-names></name></person-group>. <article-title>A unified interpretation of several combinatorial dualities</article-title>. <source>Discrete Optim.</source>(<year>2008</year>) <volume>5</volume>:<fpage>337</fpage>&#x02013;<lpage>49</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.disopt.2006.08.002</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bokowski</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Sturmfels</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>.<source>Computational Synthetic Geometry.</source> <publisher-loc>Berlin; Heidelberg; New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Spring-Verlag</publisher-name> (<year>1980</year>).</citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nash</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Sen</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <source>Topology and Geometry for Physicists</source>. <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>Academic Press</publisher-name> (<year>1983</year>).</citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Below</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Krummeck</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Richter-Gebert</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Complex matroids phirotopes and their realizations in Rank 2</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Aronov</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Basu</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Pach</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Sharir</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group> editors. <source>Discrete and Computational Geometry. Algorithms and Combinatorics</source>, <volume>Vol. 25</volume>. <publisher-loc>Berlin; Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2003</year>). p. <fpage>203</fpage>&#x02013;<lpage>33</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ziegler</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Gunter</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>What is a complex matroid?</article-title> <source>Dis. Comput. Geom.</source>(<year>1993</year>) <volume>10</volume>:<fpage>313</fpage>&#x02013;<lpage>48</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Delucchi</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <source>On Generalizing Oriented Matroids to a Complex Setting</source>. Thesis, <publisher-name>ETH Zurich</publisher-name>.</citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Levay</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>On the geometry of a class of N-qubit entanglement monotones</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2005</year>) <volume>38</volume>:<fpage>9075</fpage>&#x02013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0305-4470/38/41/016</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tulczyjew</surname> <given-names>W</given-names></name></person-group>. <article-title>Motion of multipole particles in general relativity theory</article-title>. <source>Acta Phys Pol.</source> (<year>1959</year>) <volume>18</volume>:<fpage>393</fpage>&#x02013;<lpage>408</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Penrose</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>MacCallum</surname> <given-names>MAH</given-names></name></person-group>. <article-title>Twistor theory: an approach to the quantisation of fields and space-time</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1972</year>) <volume>6</volume>:<fpage>241</fpage>&#x02013;<lpage>315</lpage>. <fpage>241</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ward</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Wells</surname> <given-names>RO</given-names></name></person-group>. <source>Twistor Geometry and Field Theory.</source> <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1991</year>).</citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mosseri</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Dandoloff</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Geometry of entangled states, Bloch spheres and Hopf fibrations</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2001</year>) <volume>34</volume>:<fpage>10243</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0305-4470/34/47/324</pub-id></citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mosseri</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Two-qubit and three-qubit geometry and Hopf fibrations</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Monastyrsky</surname> <given-names>MI</given-names></name></person-group> editors. <source>Topology in Condensed Matter.</source> <volume>Vol 150</volume>. <publisher-loc>Berlin: Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2006</year>). p. <fpage>187</fpage>&#x02013;<lpage>203</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bernevig</surname> <given-names>BA</given-names></name> <name><surname>Chen</surname> <given-names>HD</given-names></name></person-group>. <article-title>Geometry of the three-qubit state, entanglement and division algebras</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2003</year>) <volume>36</volume>:<fpage>8325</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0305-4470/36/30/309</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mezincescu</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Townsend</surname> <given-names>PK</given-names></name></person-group>. <article-title>Anyons from strings</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>191601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.191601</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21231159</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Soroking</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>The Heisenberg Algebra and Spin</article-title>. <source>Fortsch. Phys.</source> (<year>2002</year>) <volume>50</volume>: <fpage>724</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/1521-3978(200205)50:5/7&#x0003C;724::AID-PROP724&#x0003E;3.0.CO;2-J</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Atiyah</surname> <given-names>MF</given-names></name></person-group>. <source>Geometry of Yang-Mills fields, Scuola Normale Superiore</source>. <publisher-loc>Pisa</publisher-loc> (<year>1979</year>).</citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>MacPherson</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Combinatorial differential manifolds: a symposium in honor of John Milnor&#x00027;s sixtieth birthday</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Goldberg</surname> <given-names>LH</given-names></name> <name><surname>Phillips</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group> editors. <source>Topological ethods on Modern Mathematics.</source> <publisher-loc>Stony Brook, NY; Houston, TX</publisher-loc>: <publisher-name>Perish</publisher-name> (<year>1993</year>). p. <fpage>203</fpage>&#x02013;<lpage>21</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Anderson</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Davis</surname> <given-names>JF</given-names></name></person-group>. <article-title>Mod 2 cohomology of combinatorial Grassmannians</article-title>. <source>Select Math.</source> (<year>2002</year>) <volume>8</volume>:<fpage>161</fpage>&#x02013;<lpage>200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00029-002-8104-4</pub-id></citation></ref>
</ref-list> 
</back>
</article>