We investigate the contraction properties of locally differentially private mechanisms. More specifically, we derive tight upper bounds on the divergence between $P\mathsf{K}$ and $Q\mathsf{K}$ output distributions of an $\varepsilon$-LDP mechanism $\mathsf{K}$ in terms of a divergence between the corresponding input distributions $P$ and $Q$, respectively. Our first main technical result presents a sharp upper bound on the $\chi^2$-divergence $\chi^2(P\mathsf{K}\|Q\mathsf{K})$ in terms of $\chi^2(P\|Q)$ and $\varepsilon$. We also show that the same result holds for a large family of divergences, including KL-divergence and squared Hellinger distance. The second main technical result gives an upper bound on $\chi^2(P\mathsf{K}\|Q\mathsf{K})$ in terms of total variation distance $\mathsf{TV}(P, Q)$ and $\varepsilon$. We then utilize these bounds to establish locally private versions of the van Trees inequality, Le Cam's, Assouad's, and the mutual information methods, which are powerful tools for bounding minimax estimation risks. These results are shown to lead to better privacy analyses than the state-of-the-arts in several statistical problems such as entropy and discrete distribution estimation, non-parametric density estimation, and hypothesis testing.
翻译:我们分别调查本地差异私人机制的缩缩性质。 更具体地说, 我们从美元和美元之间的差额上拉幅度, 美元和美元之间的差额是: 美元和美元, 美元和美元, 美元和美元, 美元, 美元和美元, 美元, 美元和美元, 美元和美元。 我们的第一个主要技术结果显示的是, 美元和美元之间, 美元和美元之间的差额。 我们的第一个主要技术结果显示的是, 美元和美元之间的私基值 $ 2( P\ 2, 美元- 美元 美元 美元 = 美元 =2, 美元和 美元, 美元和 美元 美元, 美元 美元和 美元 美元, 美元和 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元, 美元- 美元, 美元- 美元, 美元- 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元, 美元, 美元- 美元- 美元, 美元, 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元, 美元- 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 。, 。, 。, 。, 美元, 。, 美元, 美元, 美元, 。, 美元, 。, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 。