論文の概要: Quantum Advantage in Locally Differentially Private Hypothesis Testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10152v3
• Date: Fri, 29 Aug 2025 08:10:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-01 15:42:25.812884
• Title: Quantum Advantage in Locally Differentially Private Hypothesis Testing
• Title（参考訳）: 局所的個人仮説テストにおける量子アドバンテージ
• Authors: Seung-Hyun Nam, Hyun-Young Park, Si-Hyeon Lee, Joonwoo Bae,
• Abstract要約: 特定のケースにおける最適なプライバシーユーティリティトレードオフ(PUT)に関して、量子的優位性を示す。 本稿では、これらの上界と非対称なテストの両方において、より優れたPUTを実現する特定の量子プライバシー機構を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.33076560724092
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We consider a private hypothesis testing scenario, including both symmetric and asymmetric testing, based on classical data samples. The utility is measured by the error exponents, namely the Chernoff information and the relative entropy, while privacy is measured in terms of classical or quantum local differential privacy. In this scenario, we show a quantum advantage with respect to the optimal privacy-utility trade-off (PUT) in certain cases. Specifically, we focus on distributions referred to as smoothed point mass distributions, along with the uniform distribution, as hypotheses. We then derive upper bounds on the optimal PUTs achievable by classical privacy mechanisms, which are tight in specific instances. To show the quantum advantage, we propose a particular quantum privacy mechanism that achieves better PUTs than these upper bounds in both symmetric and asymmetric testing. The proposed mechanism consists of a classical-quantum channel that prepares symmetric, informationally complete (SIC) states, followed by a depolarizing channel.
• Abstract（参考訳）: 我々は、古典的なデータサンプルに基づいて、対称テストと非対称テストの両方を含むプライベート仮説テストのシナリオを考察する。 このユーティリティは、エラー指数、すなわちChernoff情報と相対エントロピーによって測定され、プライバシは古典的または量子的局所微分プライバシーによって測定される。 このシナリオでは、特定のケースにおける最適なプライバシーユーティリティトレードオフ(PUT)に関して、量子的優位性を示す。 具体的には、スムーズな点質量分布と呼ばれる分布と、一様分布を仮説とする。 次に、特定のインスタンスで厳密な古典的なプライバシーメカニズムによって達成可能な最適なPUTの上限を導出する。 量子的優位性を示すために、対称テストと非対称テストの両方において、これらの上界よりも優れたPUTを実現する特定の量子プライバシー機構を提案する。 提案するメカニズムは、対称的で情報的完備な状態(SIC)を準備する古典量子チャネルと、脱分極チャネルから構成される。

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