本文研究两方差分隐私(two-party differential privacy)问题:双方各持一段长度为 n 的比特串,需要联合计算二者的汉明距离,并且双方必须输出相同的估计值。作者关注的是信息论意义(而非计算假设意义)下的隐私保证。经典结果存在一条明显的分界线:纯差分隐私下,任何信息论协议的错误下界为 Ω(√n);强近似差分隐私下为 Ω(√n/log n);只有当引入计算假设时,经典协议才能把误差降到 O(1)。论文提出量子协议,在 Klauck 提出的诚实、非抢占、消息保持(honest, nonpreemptive, message-preserving)模型中,仅用 O(n) 的量子通信量即可实现纯 ε 量子差分隐私(QDP),期望误差不超过 2/sinh ε + γ(对任意 γ>0);对近似 (ε, δ) QDP,作者通过精确的曲棍球棒散度(hockey-stick divergence)计算得到更小的误差,并在 δ=o(1/n) 时仍保持 O(1) 与 Ω(√n/log n) 之间的分离。这意味着量子通信可在信息论层面达到经典只有在计算假设下才可获得的 O(1) 精度。核心技术构造包括一个受保护的相干往返(guarded coherent round trip)与一个等 Gram 刚性(equal-Gram rigidity)原理,用于阻止诚实参与方保留与输入相关的补充信息。作者还把该模型与更弱的“指定信道隐私”(该模型已存在精确的经典实现)以及“完全抗保留安全性”(该模型下仍可行测量后中止攻击)区分开来,从而论证:保持非正交量子消息本身构成一种可用于隐私保护的资源。
💡 推荐理由: 该结果表明量子通信可能突破经典信息论差分隐私的精度下界(Ω(√n)),改变对隐私计算可行性的假设。对安全聚合、两方分析等 DP 协议的长期安全模型设计具有理论参考意义。
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