Aujourd’hui personne n’est capable de garantir le 100% de taux de lecture d’objets à identifier sous un portique, la tendance est d’augmenter la puissance d’émission pour être certains d’envoyer assez d’énergie pour téléalimenter tous les tags passant sous un portique. Cependant la puissance émise devient suffisante pour lire les tags du portique adjacent, c’est le phénomène de lectures croisées. Pour s’affranchir de ce problème nous avons développé une technique de synchronisation des lectures RFID visant à maximiser le taux de lecture et à corriger les lectures croisées. Dans le cadre de ma thèse je me suis orienté vers une architecture basée sur l’inventaire temps réel et couvrant toute la surface d’un entrepôt et non plus seulement les entrées et sorties. Pour mettre en place cette architecture il faut un maillage de lecteurs RFID et ceux-ci doivent être communicants. Nous réalisons donc un réseau de capteurs RFID qui permet une traçabilité plus fine, des inventaires temps réel et de nouveaux services tel que la localisation d’articles. Nous avons pu réaliser des prototypes fonctionnels de réseau de capteurs RFID dans la bande UHF (868MHz). Obtenir un taux de lecture à 100% est complexe à obtenir car les conditions d’environnements varient. De nombreux facteurs influent sur les performances. Un de ces facteurs est le phénomène d’évanouissements d’ondes sélectifs. D’où le besoin de développer des antennes qui modifient leur rayonnement afin de déplacer les évanouissements et ainsi s’assurer de couvrir 100% de l’espace en lecture RFID. / The rise of the internet of things will allow for the retail sector new opportunities of development. To access to this technology it remains a lot of technical challenges. Currently in the warehouses equipped with RFID there is a trade off between radiated power which determines the ability to read 100% of the targeted tag’s population and the quality of the information. To ensure a 100% of reading of this population the risk is to read others tags, in another tag population: the adjacent portal or in the warehouse stock. The RFID in warehouse has to improve the information quality to get a rise of deployment in industry. Our goal is to improve the efficiency in stock management for warehouses or retail stores by correcting the cross readings. We decided to consider the implementation of a RFID sensor network. This technology is based on a network of nodes in which each node collects data of its environment. By placing the nodes and meshing the surface it is now possible to cover a space. First we will explain the context and the standards of RFID for the retail. Then we will present a sensor network system design to make the inventory of items. Finally we will examine the optimization for the retail environment. The environment conditions impact on the reading rate, many parameters from the environment impact on the performance. The multi-path effect decreases the reading rate specialy in a RFID sensor network where all elements are static. The main solution is to use antenna array to get diversity in the radiation field and to get a high reading rate.

Cette thèse présente un récepteur IF vers DC basé sur le sous-échantillonnage pour applications à 60 GHz. Un arrangement particulier dans le plan de fréquence autorise l'intégration du filtrage canal directement à l'intérieur de l'échantillonneur. La conversion basse, le filtrage canal ainsi que la démodulation IQ sont rassemblés en une seule opération sans cout additionnel en termes de surface ou de puissance. L'étude théorique de l'échantillonneur et son intégration dans un récepteur complet à 60 GHz est détaillée dans cette thèse. Une étude avancée est faite pour les points critiques de l'architecture : la génération de la fenêtre d'intégration, de la démodulation IQ, du repliement de bruit ainsi que de l'effet de la gigue de l'horloge d'échantillonnage. L'architecture proposée est validée par des simulations et remplit les contraintes données par les standards définis pour les communications autour de 60 GHz. Le résultat de cette étude système est que le sous échantillonnage est une technique applicable pour les systèmes à large bande passante et à cadence de données élevé. Un prototype a été développé en technologie 28nm CMOS. Il montre que l'opération de sous-échantillonnage est fonctionnelle à la fréquence d'intérêt : échantillonnage à 7.04 GHz d'un signal RF autour de 21.12 GHz. Un flux de données BPSK ou QPSK à 1.76 GHz peut être décodé avec un taux d'erreur binaire inférieur à 10-3 pour des puissances d'entrée entre -10 et 5 dBm. Les mesures ont également montré que le système est capable de recevoir des canaux adjacents à une puissance équivalente à celle du canal d'intérêt avec un effet minimum sur le taux d'erreur binaire grâce aux échantillonneurs en courant. / This thesis presents an IF to DC receiver based on subsampling for 60 GHz applications. A particular arrangement of the frequency plan allows embedded anti-alias filtering. Down-conversion, channel filtering and IQ demodulation are merged into a unique operation at no extra cost in terms of area and power consumption. The theoretical analysis of the proposed charge-domain quadrature subsampler and its integration into a complete 60 GHz receiver is detailed in this thesis. Advanced analysis is made for critical points of the architecture: generation of the integration windows, IQ demodulation, noise folding and effect of clock jitter. The proposed architecture is validated by simulations and complies with the requirements of the standards for 60 GHz wireless communications. The result of this study shows that sub-sampling is suitable for high bandwidth and high data-rate receiver systems. The prototype has been designed in 28 nm CMOS technology. It shows that the subsampling operation is fully functional up to the frequency of interest : sampling at 7.04 GHz an RF signal around 21.12 GHz. Modulated BPSK and QPSK data streams at 1.76 GHz can be received with a BER below 10-3 for input powers from -10 dBm to 5 dBm. Measurements have also shown that adjacent channels at power equivalent to the channel of interest can be received with minimum decreasing of the bit error rate thanks to charge domain subsamplers.

La technologie RFID UHF, également appelée RAIN RFID, est une technologie passive permettant l’identification automatique des objets. Elle comble ainsi le fossé entre les mondes physique et numérique en permettant à un objet de devenir « vivant » sur l'internet des objets grâce à des étiquettes RFID (tags) peu coûteuses et sans batterie. La technologie RFID UHF passive témoigne d’un développement significatif en raison de la croissance accélérée de dispositifs technologiques sophistiqués. Ce développement est en grande partie poussé par la chaîne d'approvisionnement et la grande distribution. Dans ces domaines, la RFID UHF passive de deuxième génération (Gen2), parmi d'autres solutions de traçage et d'identification possibles, constitue un choix logique compte tenu du faible coût des tags lorsqu’ils sont produits en gros volumes, de leur facilité d'impression et de l’absence de batterie.La principale préoccupation des revendeurs détaillants est la disponibilité du produit. Celle-ci peut être affectée par l’existence d’erreurs liées à la visibilité (écarts de stockage, vol, perte) et d’erreurs humaines. Il est donc nécessaire d'améliorer la visibilité et d'automatiser le processus. Malgré ses avantages, le déploiement de la technologie RFID dans la grande distribution est toujours confronté à de nombreux obstacles et défis. Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à répertorier toutes les technologies de composants et de lecteurs proposées sur le marché ou encore à l’état de prototype, puis, après avoir identifié et analysé les différents défis liés à ce domaine particulier d’application, à élaborer et à tester de nouvelles solutions.En premier lieu, les distances maximales de lecture des tags passifs sont évaluées dans différents environnement afin d’identifier les facteurs les impactant. A l’issue de cette étude, une méthode de caractérisation alternative est proposée pour contrôler les performances des tags et identifier les objets tagués ayant de faibles performances. Deuxièmement, nous nous appuyant sur cette méthode pour proposer une nouvelle solution d’amélioration de la détection. Les algorithmes conçus et réalisés pour traduire cette solution permettent aux lecteurs de négocier leurs configurations avec l’environnement et entre eux. Enfin, un nouvel algorithme de localisation est proposé afin d’améliorer la précision. Son élaboration et son implémentation sont basées sur l’exploitation de la réponse des tags identifiés comme les plus fiables du milieu. Les solutions proposées sont particulièrement avantageuses car universelles, compatibles avec les lecteurs du marché et n’ajoutant aucun coût au matériel utilisé pour la détection. / UHF RFID technology, also known as RAIN RFID, is a passive technology that enables the automatic identification of items. Thus, it bridges the gap between the physical and digital worlds by allowing an item to become alive on the Internet of things thanks to inexpensive and battery-free RFID tags. Passive UHF RFID technology has witnessed a significant development due to the accelerated growth of sophisticated technological devices. This development is largely driven by the supply chain and the retail industries. Passive UHF RFID Gen2, among other tracing and identification solutions, is the logical choice given the low costs of large-volume tags, ease of printing and being battery-free, the need for maintenance is completely eliminated.The main concern of resellers, the withdrawal of the product, is mainly affected by errors related to visibility (stock gap, theft, loss) and human errors. It is, therefore, necessary to improve visibility and automate the process. Despite its advantages, RFID deployment in supermarkets is still facing many obstacles and challenges. In this thesis, we focus on technological availability by defining and analyzing the different challenges and possibly proposing the appropriate solutions.First, the maximum reading distances of passive tags are evaluated in different environments in order to identify the factors impacting them. At the end of this study, an alternative characterization method is proposed to control tag performance and identify tagged objects with poor performance. Secondly, we will use this method to propose a new solution to improve detection. The algorithms behind this solution allow readers to negotiate their configurations with the environment and with each other. Finally, a new location algorithm is proposed to improve accuracy. This algorithm is based on the exploitation of the answers of the reliable tags of the medium. The proposed solutions are universal, compatible with market readers and add no cost to the hardware used for detection.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την μελέτη αλγόριθμου συγχρονισμού σε OFDM συστήματα. Στα πρώτα δύο κεφάλαια αναλύονται χαρακτηριστικά και τεχνικές της OFDM διαμόρφωσης καθώς και η επίδραση του προσθετικού θορύβου. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται η ακολουθία συγχρονισμού. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η τεχνική της αυτοσυσχέτισης και ο υπολογισμός του κατωφλίου που σηματοδοτεί το σημείο συγχρονισμού στο δέκτη. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση των τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν υλοποιημένες με τεχνικές VLSI. Αναφορά στα αποτελέσματα γίνεται στο έκτο κεφάλαιο, ενώ στο αμέσως επόμενο αναλύεται η πολυπλοκότητα, οι επιδόσεις του συστήματος και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την δοκιμή του συστήματος σε FPGA. Στο όγδοο και τελευταίο κεφάλαιο καταγράφονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την μελέτη και εξομοίωση των τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν. / This thesis deals with the study of synchronization algorithm in OFDM systems. In the first two chapters analyze characteristics and techniques of OFDM modulation and the effect of additive noise. The third chapter discusses the synchronization sequence. Then, the autocorrelation technique and calculation of the threshold that marks the point of synchronization at the receiver. The fifth chapter is to present the techniques used implemented with VLSI techinques. Report on the results is the sixth chapter, while the next deals with the complexity, the system performance and the results obtained from testing the system in FPGA. In the eighth and final chapter, the conclusions drawn from the study and simulation techniques used.

Le domaine de la recherche dans les multi-standards, les systèmes multi-bandes, architectures, et circuits a été un thème populaire. La perspective est d'avoir des dispositifs qui peuvent être adaptés, parfaitement, aux différents réseaux tout en offrant d'excellentes fonctionnalités sur les différents technologies d’accès radio. Les architectures de transmetteurs configurables ciblant les cas d'utilisation complémentaires des WiFi-WiGig ont été étudiés. Des approches novatrices basées sur des DAC FIR semi-numériques configurables à grande vitesse sont proposées. Les DAC de FIR nécessitent des filtres longs avec des coefficients de résolution élevés pour atteindre des niveaux d'atténuation de stopband satisfaisants aux exigences de bruit hors bande. Normalement, cela limite la vitesse et se traduit par une grande surface de silicium. Dans ce travail, les techniques de conception de circuits sont développées de sorte qu'un élément de circuit unitaire réalisant un coefficient d'une fonction de transfert peut être réutilisé dans la réalisation d’un coefficient d'une autre fonction de transfert. Une puce prototype de passe-haut FIR DAC qui peut être configuré pour le fonctionnement de l'IEEE 802.11ac et les standards IEEE 802.11ad a été mise en œuvre sur une technologie CMOS 28nm FDSOI de STMicroelectronics. Le test De cette puce a démontré la validité des architectures d'émetteur proposées. Le puce prototype peut traiter des signaux des bandes de base aussi larges que 63,63 MHz et 300 MHz à une fréquence d'horloge de 1,4 GHz avec une consommation de 103,07 mW dans le 802.11ac et 86,89 mW dans le mode 802.11ad. / The vision of research into multi-standard and multi-band systems, architectures, and circuits has been to develop devices which can hope seamlessly from one network to the other while delivering excellent functionality in different radio access technologies.In this work, configurable transmitter architectures based on FIR DACs which target WiFi-WiGig complementary use cases have been studied. FIR DACs require long filters with high resolution coefficients to meet high out-of-band noise attenuation. Normally, this limits speed and results in large area. In this work, circuit techniques are developed so that a unit circuit element realizing a coefficient of one transfer function can be re-used in realizing a different-valued coefficient of another transfer function. The work also proposes topologies that exploit digital signal processing at advanced nodes to implement quadrature modulation while realizing up-conversion, digital-to-analog conversion and image and quantization filtering in one configurable FIR DAC block. A prototype high pass FIR DAC chip which can be configured for processing IEEE 802.11ac and IEEE 802.11ad signals was implemented in ST CMOS 28nm FDSOI technology. The test of this chip has demonstrated the validity of the proposed transmitter architectures. The prototype chip can process baseband signals as wide as 63.63 MHz and 300 MHz at a clock frequency of 1.4 GHz while consuming 103.07 mW in the 802.11ac and 86.89 mW in the 802.11ad modes.

Ce travail vise à la mise en œuvre d'une plateforme de simulation basée sur SystemC-AMS. Elle permet de traiter un système complexe et hétérogène. Nous validons cette approche sur une application de réseau de capteurs (communication entre véhicule). Pour ce faire un niveau d'abstraction élevé a été adopté et une modélisation en bande de base des blocs RF a été développée. Non seulement les aspects relatifs à l'émetteur/récepteur ont été traités, mais également le canal radio.Si les actuels flots de conceptions permettent d'estimer la consommation des blocs numériques d'un SoC, une méthodologie d'estimation de la consommation des blocs analogiques et RF n'est toujours pas disponible. Nous proposons une méthodologie descendante basée sur le facteur de mérite et les paramètres systèmes pour estimer la consommation instantané de ces blocs. Ainsi des estimations de la consommation globale des nœuds et du réseau sont fournies par la plateforme.Nous avons fourni une bibliothèque implémentée en SystemC-AMS pour différents blocs d'un réseau de capteurs (nœud et canal radio). Les résultats montrent la faisabilité d'une simulation complexe mixte analogique, numérique et RF. Par ailleurs, ils montrent le gain considérable apporté par la simulation au niveau système en SystemC-AMS de modèles comportementaux d'un réseau de capteurs. La plateforme développée dans ce travail ouvre diverses perspectives sur de nombreux et importants aspects de la simulation système des réseaux de capteurs. Parmi ces aspects, le choix et l'optimisation des algorithmes de routage, les protocoles MAC, les algorithmes de traitement du signal sous une contrainte de consommation d'énergie. / This work aims at implementing a simulation platform based on SystemC-AMS. It can handle a complex and heterogeneous system on chip (SoC). An application of wireless sensor network (WSN): inter-vehicle communication is used to validate this approach. To realize this application, a high level of abstraction was adopted and a baseband modeling of RF blocks has been developed. Besides, not only aspects related to the RF transceiver, but also the radio channel were studied.The current design flows enable the estimation of power consumption of digital blocks, however a high-level methodology for power consumption estimation of analog and RF blocks is still not available. We propose a Top-Down methodology based on the figure of merit (FoM) and system parameters to estimate the instantaneous power consumption of these blocks. Thus, estimates of overall consumption of nodes and the WSN are provided by the platform.We delivered a library implemented in SystemC-AMS for different blocks of a WSN such as node and radio channel. The results show the feasibility to simulate complex, RF and analog mixed SoC. In addition, they show the significant gain in terms of simulation time provided by the system-level simulation using SystemC-AMS and behavioural models of WSN.The platform developed in this work opens a variety of perspectives on many important aspects of system-level simulation of WSN. These aspects include the choice and optimization of routing algorithms, MAC protocols, signal processing algorithms, as a function of power consumption which is the main constraint of WSN.

Le présent travail de thèse porte sur l’étude, la conception et la démonstration d'émetteurs entièrement numériques, ciblant des standards de communication avancés pour les applications mobiles dans le cadre de l’Internet des Objets (IoT). Les innovations clés sont le modulateur Delta-Sigma (DSM) entrelacé et un amplificateur de puissance à réponse impulsionnelle finie (FIR-PA) basé sur une structure efficace à capacités commutées (SC). Le block FIR-PA utilise uniquement des inverseurs CMOS et des condensateurs dans une configuration SC, ce qui est entièrement compatible avec les nœuds technologiques CMOS avancés. Le prototype est implémenté dans une technologie 28nm FD-SOI CMOS avec 10 couches métalliques et un contrôle amélioré de la tension du substrat. L'émetteur RF numérique atteint un nombre de bits effectif de 13.5 dans la bande de signal utile et est compatible avec le standard LTE 900 MHz. Le circuit consomme 35 mW à une puissance de sortie maximale de 2.9 dBm et une alimentation de 1 V. Par rapport à l'état de l'art, à des niveaux de puissance de sortie similaires, le FIR-PA consomme 7 fois moins qu'un DAC 10-bit intégrant des modulateurs delta-sigma et 25% moins qu’un DAC résistif 12-bit. La surface active totale est de 0.047 mm2, soit 4 fois moins que le plus petit circuit publié précédemment. Par conséquent, ce travail se distingue par une faible consommation d'énergie grâce à la l’architecture 1-bit combinée au filtrage de bande et par la surface réduite obtenue par l’intégration efficace des cellules du FIR-PA. Il démontre la transition de l’émetteur analogique traditionnel à l’émetteur numérique intégré ciblant l'avenir des applications mobiles. / The present PhD work covers the study, design and demonstration of all-digital transmitters targeting advanced communication standards for mobile applications in the frame of the Internet of Things (IoT). Key innovations are time-interleaved Delta-Sigma modulators (DSM) and a power and area-efficient switched-capacitor (SC) finite impulse response power amplifier (FIR-PA). The common FIR-PA block uses exclusively inverters and capacitors in a switched-capacitor configuration, thus being fully compatible with advanced CMOS technology nodes. The prototype is integrated in 28nm FD‐SOI CMOS technology with 10 metal layers and body biasing fine-tuning features. The proposed digital RF transmitter achieves 13.5 in‐band effective number of bits and is 900 MHz LTE‐compliant. The overall power consumption is 35 mW at 2.9 dBm peak output power and 1V supply. With respect to relevant state-of-the art, at similar output power levels, the FIR‐PA consumes 7 times less than a 10‐bit DSM‐based DAC and 25% less than a 12‐bit resistive DAC. The total active area is 0.047 mm2, at least 4 times lower than the smallest previously published work. Consequently, this work stands out for low power consumption thanks to the single-bit core solution combined with band filtering and low area achieved with a multi-layer FIR-PA cell structure. It demonstrates the transition from traditional analog to highly integrated digital-intensive transmitters targeting the future of mobile applications.

Les communications sans fil sont essentielles pour les nouveaux systèmes des transports. Ainsi, ces communications sans fil doivent être capables d'opérer sans interruption quelque soit l'environnement électromagnétique (EM) dans lequel elles se trouvent. Pour cette raison, nous nous étudions comment certains environnements EM affectent les systèmes de communication. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux trains à grande vitesse. Dans ce secteur, on peut trouver des interférences EM intentionnelles (IEMI) et des interférences EM non intentionnelles (EMI). Nous avons considéré comme EMI les signaux interférences électromagnétiques transitoires produites par les pertes de contact entre la caténaire et le pantographe. Pour les IEMI, nous avons utilisé des signaux d'interférence générés par des brouilleurs. Nous avons étudié la vulnérabilité du réseau de communication IEEE 802.11n face à ces différents types d'interférences. Par la suite nous avons identifié le mécanisme d'accès au canal comme un point potentiellement vulnérable aux deux types d'interférences. En effet, une interférence de faible puissance peut faire croire que le canal est occupé, empêchant toute communication. Concernant les IEMI, nous avons remarqué que la période de balayage de la bande de fréquence du signal du brouillage est un paramètre important pour que celui-ci soit efficace. Pour les signaux EMI, nous avons identifié la période DIFS comme étant un autre paramètre vulnérable de la norme, car à partir d'un certain niveau de puissance d'interférence et dès que l'intervalle de répétition entre les transitoires est inférieur au DIFS, la communication est systématiquement interrompue. / Wireless communications are essential for new transportation systems. Thus, these wireless communications must be able to operate without interruption, regardless of the electromagnetic (EM) environment. For this reason, we study how some EM environments affect communication systems. In this thesis, we are particularly interested in the transportation sector, especially high speed trains. In this sector, both unintentional EM interferences (EMI) and intentional EM interferences (IEMI) can be found. We considered unintentional EM interferences (EMI), such as transient EM interference signals produced by contact losses between the catenary and the pantograph. For intentional EM interferences (IEMI) we used interference signals as those generated by low power commercial jammers. We have studied the vulnerability of the IEEE 802.11n communication network facing these different interference types. We identified the channel access mechanism as a vulnerable feature of IEEE 802.11n. As a matter of fact, in the presence of low power interferences, the channel can be considered busy by the channel access mechanism, preventing any communication. With regard to the IEMI, we have noticed that the sweep period of the frequency band of the jamming signal is an important parameter on the jamming performance. For transient EM interference signals, we identified the DIFS period as another vulnerable parameter of the standard. Indeed, when the repetition interval between transients is lower than DIFS period, with a certain interference power level, the communication is systematically interrupted.

Dans cette thèse, nous étudions les algorithmes d’alignement d’interférence dans les réseaux hétérogènes basés sur la sélection des flux. Tout d’abord, nous considérons différents scénarios de déploiement des pico-cellules dans un contexte de connaissance parfaite des canaux de transmission au niveau des émetteurs. Deux algorithmes sont proposés respectivement pour les réseaux totalement et partiellement connectés. Afin d’assurer une équité entre les liens, les algorithmes garantissent qu’au moins un flux de chaque lien émetteur/récepteur soit sélectionné. La séquence des flux est choisie parmi un ensemble qui contient les séquences les plus souvent sélectionnées en effectuant une recherche exhaustive. Ces algorithmes sont significativement moins complexes que la recherche exhaustive tout en ayant une performance proche de celle-ci. Après la sélection d’un flux, les interférences entre ce flux et les flux qui n’ont pas encore été sélectionnées sont alignées par projections orthogonales. Dans une deuxième partie de la thèse, l’impact de la connaissance partielle des canaux de transmission sur les algorithmes proposés est analysé. Il est montré que les interférences entre flux causent alors une forte dégradation des performances en raison des erreurs de quantification. Pour réduire cette dégradation, un nouvel algorithme est développé pour ce contexte. Finalement, des schémas d’allocation adaptative des bits pour les voies de retour sont proposés afin d’augmenter les performances des algorithmes précédents. Les performances de ces schémas et de ces algorithmes sont évaluées en considérant différents scénarios avec différentes topologies des pico-cellules. Nous avons montré que les algorithmes proposés pour le cas des transmissions avec voie de retour sont significativement plus robustes et plus performants que les algorithmes d’alignement d’interférence classiques. / In this thesis, we study the stream selection based interference alignment (IA) algorithms, which can provide large multiplexing gain, to deal with the interference in the heterogeneous networks. Firstly, different deployment scenarios for the pico cells are investigated assuming perfect channel state information (CSI) at the transmitters.Two different stream selection IA algorithms are proposed for fully and partially connected interference networks and selecting at least one stream is guaranteed for each user. A stream sequence is selected among a predetermined set of sequences that mostly contribute to the sum-rate while performing an exhaustive search. In the proposed algorithms, the complexity of the exhaustive search is significantly decreased while keeping the performance relatively close. After selecting a stream, the interference generated between the selected and the unselected streams is aligned by orthogonal projections. Then, the influence of the imperfect CSI on the proposed algorithms is analyzed and it is observed that the intra-stream interference causes a significant degradation in the performance due to the quantization error. Therefore, we propose an algorithm for the limited feedback scheme. Finally, adaptive bit allocation schemes are presented to maximize the overall capacity for all the proposed algorithms. The performance evaluations are carried out considering different scenarios with different number and placements of pico cells. It is shown that the proposed algorithm for the limited feedback is more robust to channel imperfections compared to the existing IA algorithms.

La plupart des objets quantiques individuels développés jusqu’à aujourd’hui ne permettent pas de satisfaire toutes les conditions nécessaires pour la construction d’un simulateur quantique. Une possibilité pour obtenir un système quantique robuste est de combiner plusieurs de ces approches. Dans cette thèse, nous décrivons les résultats obtenus sur deux systèmes expérimentaux développés dans ce but.La première partie de cette thèse décrit un système hybride d’atomes neutres couplés à des qubits supraconducteurs, en construction à l’Université du Maryland. La solution envisagée pour placer un ensemble d’atomes froids à proximité de la surface supraconductrice est de piéger les atomes dans le champ évanescent se propageant autour d’une fibre optique nanométrique. Nous avons développé un dispositif permettant la production de fibres optiques nanométriques de transmission optique supérieure à 99.95% dans le mode fondamental. Nous avons également optimisé la transmission de quelques modes d’ordres supérieurs, ce qui pourra s’avérer utile pour le piégeage d’atomes.La seconde partie de cette thèse décrit un système développé à l’Institut d’Optique et comprenant des atomes neutres piégés dans des matrices de pinces optiques. Dans ce cas, nous excitons les atomes dans des états de Rydberg afin de bénéficier de fortes interactions interatomiques. Nous avons caractérisé les interactions de van der Waals et les interactions résonantes entre deux atomes individuels, et démontré le caractère cohérent de l’interaction dipolaire. Nous avons enfin simulé la dynamique d’une chaine élémentaire de spins dans une matrice de trois atomes / Most platforms that are being developed to build quantum simulators do not satisfy simultaneously all the requirements necessary to implement useful quantum tasks. Robust systems can be constructed by combining the strengths of multiple approaches while hopefully compensating for their weaknesses. This thesis reports on the progress made on two different setups that are being developed toward this goal.The first part of this thesis focuses on a hybrid system of neutral atoms coupled to superconducting qubits that is under construction at the University of Maryland. Sub-wavelength diameter optical fibers allow confining an ensemble of cold atoms in the evanescent field surrounding the fiber, which makes them ideal for placing atoms near a superconducting surface. We have developed a tapered fiber fabrication apparatus, and measured an optical transmission in excess of 99.95% for the fundamental mode. We have also optimized tapered fibers that can support higher-order optical modes with high transmission, which may be useful for various optical potential geometries.The second part of this thesis focuses on a system of neutral atoms trapped in arrays of optical tweezers that has been developed at the Institut d’Optique. Placing the atoms in highly excited Rydberg states allows us to obtain strong interatomic interactions. Using two individual atoms, we have characterized the pairwise interactions in the van der Waals and resonant dipole-dipole interaction regimes, providing a direct observation of the coherent nature of the interaction. In a three-atom system, we have finally simulated the dynamics of an elementary spin chain