We give a direct product theorem for the entanglement-assisted interactive quantum communication complexity of an $l$-player predicate $\mathsf{V}$. In particular we show that for a distribution $p$ that is product across the input sets of the $l$ players, the success probability of any entanglement-assisted quantum communication protocol for computing $n$ copies of $\mathsf{V}$, whose communication is $o(\log(\mathrm{eff}^*(\mathsf{V},p))\cdot n)$, goes down exponentially in $n$. Here $\mathrm{eff}^*(\mathsf{V}, p)$ is a distributional version of the quantum efficiency or partition bound introduced by Laplante, Lerays and Roland (2014), which is a lower bound on the distributional quantum communication complexity of computing a single copy of $\mathsf{V}$ with respect to $p$. Applying our direct product theorem for small communication and techniques related to $\mathrm{eff}^*$, we show that it is possible to do device-independent (DI) quantum cryptography without the assumption that devices do not leak any information. First, we analyze the parallel DI quantum key distribution protocol given by Jain, Miller and Shi (2020), and show that when the protocol is carried out with devices that are compatible with $n$ copies of the Magic Square game, it is possible to extract $\Omega(n)$ bits of key from it, even in the presence of $O(n)$ bits of leakage. Second, we show that it is possible to do sequential versions of the Jain, Miller and Shi protocol, which give a better key rate for QKD with leakage, and let us do sequential DI randomness expansion with leakage (it is not known how to do parallel DI randomness expansion even without leakage). Third, we show that proofs of quantumness with two entangled provers are resistant to leakage, i.e., classical players who communicate $O(n)$ bits with each other cannot convince the verifier that they share entanglement.


翻译:我们给出了一个直接的产物代码, 用于一个以美元计的玩家的自动量子通信复杂性 $\ mathsf{V}$。 特别是, 我们显示, 对于一个以美元计的玩家输入数据集中的产品发行的美元, 任何以美元计数的混合量子通信协议的成功概率, 计算美元计数副本 $mathsf{{V}$, 其通信为$( log\ mathrs{( gathsf{V}, p)\ cdotn n$, 以美元计数 美元计数。 这里的游戏 $\ mathsf{f{V}, p) 美元计数 。 对于一个以美元计数的自动量子通信复杂性来说, 以美元计数质子通信( 美元计数) 。 以美元计数的( metroup), 以美元计数 以美元计数 。 以美元计数 美元计数 。 以美元计数 。 的直位数 递增 。

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