Cette thèse traite de l'adaptation du niveau de cohérence locale au cours de la résolution d'un problème de satisfaction de contraintes (CSP). En particulier, nous nous intéressons à l'utilisation des propriétés de cohérence locale plus fortes que la cohérence d'arc (AC) pour gagner en efficacité de résolution d'un CSP. Les cohérences plus fortes que AC sont généralement coûteuses à maintenir dans un réseau de contraintes. Par conséquent, elles sont rarement utilisées en pratique. Cette thèse apporte plusieurs contributions qui permettent de bénéficier de la puissance de filtrage de ces cohérences fortes tout en évitant le coût élevé de les maintenir dans tout le réseau de contraintes. Premièrement, nous introduisons la cohérence locale paramétrée (p-LC), une approche originale qui permet de définir des niveaux de cohérence intermédiaires entre AC et une de cohérence locale LC, plus forte que AC. Puis, nous présentons l'instanciation de cette approche à maxRPC et SAC, deux cohérences plus fortes que AC. Il en découle deux cohérences paramétrées, à savoir p-maxRPC et p-SAC. Ensuite, nous présentons l'algorithme p-maxRPC3, qui réalise p-maxRPC et l'algorithme p-SAC1, pour réaliser p-SAC dans un réseau de contraintes. Deuxièmement, nous montrons expérimentalement que maintenir un niveau de cohérence intermédiaire p-LC, peut donner un bon compromis entre puissance de filtrage et coût de calcul nécessaire pour maintenir ce niveau de cohérence. En outre, nous montrons que pour chaque instance de CSP il est possible de trouver un paramètre adéquat qui donne ce bon compromis. L'approche de cohérence paramétrée ne précise pas comment le paramètre peut être choisi a priori. Nous proposons donc deux techniques qui permettent d'ajuster automatiquement le niveau de cohérence paramétrée p-LC. Ces deux techniques utilisent plusieurs paramètres à la fois. Chaque paramètre est associé à une partie du problème et s'adapte automatiquement et localement au cours de la résolution. Finalement, nous proposons POAC1, le premier algorithme pour établir partition-one-AC (POAC) dans un réseau de contraintes. Puis, en comparant POAC à SAC nous constatons que POAC converge au point fixe plus rapidement que SAC. Sur la base de ce constat, nous proposons APOAC, une version adaptative de POAC qui contrôle le nombre de variables sur lesquelles POAC est appliqué. / This thesis deals with adapting the level of consistency during solving a constraint satisfaction problem (CSP). It focuses on the use of local consistency properties stronger than arc consistency (AC) to improve the CSP solving efficiency. Local consistency properties stronger than arc consistency are generally expensive to maintain in a constraint network. Therefore, these local consistencies are seldom used in practice. This thesis gives several contributions to benefit from the filtering power of local consistencies stronger than AC while avoiding the high cost of maintaining them in the whole constraint network and throughout the search. First, we introduce the parameterized local consistency (p-LC), an original approach that allows us to define intermediate levels of consistency between AC and a local consistency LC stronger than AC. Then, we present the instantiation of the parameterized local consistency approach to maxRPC and SAC, two consistencies stronger than AC. This leads to two parameterized consistencies, namely p-maxRPC and p-SAC. After giving the definitions of p-maxRPC and p-SAC, we present the algorithm p-maxRPC3, that achieves p-maxRPC and the algorithm p-SAC1, for achieving p-SAC in a constraint network. We show experimentally that maintaining an intermediate level of consistency p-LC, can give a good compromise between filtering power and the computational cost of maintaining this level of consistency. We also show that for each instance of CSP we can find a parameter that gives this good compromise. The parameterized local consistency approach does not specify how the parameter can be chosen a priori. Hence, we propose two techniques to automatically adjust the parameter p. In fact, both techniques don't use a single parameter, but several parameters. Each parameter is mapped to a part of the problem and it is automatically and locally adjusted during search. Finally, we propose POAC1, the first algorithm achieving partition-one-AC (POAC) in a constraint network. We compare POAC to SAC and we found that POAC converges faster than SAC to the fixed point due to its ability to prune values from all variable domains when being enforced on a given variable. Based on this observation, we proposed APOAC, an adaptive version of POAC, that monitors the number of variables on which to enforce POAC.

Cette thèse se focalise sur l'étude de cohérences locales fortes afin de résoudre des problèmes d'optimisation sur des réseaux de fonctions de coûts (ou réseaux de contraintes pondérées). Ces méthodes fournissent le minorant nécessaire pour des approches de type "Séparation-Evaluation". Nous étudions dans un premier temps la cohérence d'Arc virtuelle (VAC), une des plus fortes cohérences d'arcs du domaine, qui est établie via l'établissement de la cohérence d'arc dure dans une séquence de réseaux de contraintes classiques. L'algorithme itératif pour établir VAC est amélioré via l'introduction d'une incrémentalité accrue, exploitant la cohérence d'arc dynamique. La nouvelle méthode est aussi capable de maintenir VAC efficacement pendant la recherche lorsque les réseaux de contraintes pondérées sont dynamiquement modifiés par les opérations de branchement. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à des cohérences de domaines plus fortes, inspirées de cohérences similaires dans les réseaux de contraintes classiques (cohérence de chemin inverse, réduite ou Max-réduite). Pour chaque cohérence dure, plusieurs cohérences souples ont été proposées pour les réseaux de contraintes pondérées. Les nouvelles cohérences fournissent un minorant plus fort que celui des cohérences d'arc souples en traitant les triplets de variables connectées deux à deux par des fonctions de coûts binaires. Dans cette thèse, nous étudions les propriétés des nouvelles cohérences, les implémentons et les testons sur une variété de problèmes. / This thesis focuses on strong local consistencies for solving optimization problems in cost function networks (or weighted constraint networks). These methods provide the lower bound necessary for Branch-and-Bound search. We first study the Virtual arc consistency, one of the strongest soft arc consistencies, which is enforced by iteratively establishing hard arc consistency in a sequence of classical Constraint Networks. The algorithm enforcing VAC is improved by integrating the dynamic arc consistency to exploit its incremental behavior. The dynamic arc consistency also allows to improve VAC when maintained VAC during search by efficiently exploiting the changes caused by branching operations. Operations. Secondly, we are interested in stronger domain-based soft consistencies, inspired from similar consistencies in hard constraint networks (path inverse consistency, restricted or Max-restricted path consistencies). From each of these hard consistencies, many soft variants have been proposed for weighted constraint networks. The new consistencies provide lower bounds stronger than soft arc consistencies by processing triplets of variables connected two-by-two by binary cost functions. We have studied the properties of these new consistencies, implemented and tested them on a variety of problems.

Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de l'interaction des processus multiples nécessaires à la réalisation d'un projet d'ingénierie.<br />L'approche retenue repose sur l'idée qu'il existe une solution générique aux problèmes d'ingénierie. Notre proposition est de formaliser cette solution pour permettre de l'adapter ensuite à des domaines d'activités et à des projets précis par des opérations de transformation de modèles. Pour cela, nous nous reposons sur les concepts de l'IDM et les appliquons dans le cadre de l'ingénierie système. Les étapes de notre proposition sont :<br />• la formalisation d'un processus générique à partir d'un standard de l'ingénierie système (EIA-632) sous la forme d'un modèle SPEM/UML,<br />• sa spécialisation pour l'adapter au contexte d'application d'un projet,<br />• son enrichissement pour en préparer l'exploitation et la conduite. La formalisation des processus est la base d'une démarche nouvelle d'application de l'ingénierie système.<br />Cette démarche assure une cohérence globale et locale dans l'organisation et le déroulement des projets. En se reposant sur des règles de bonnes pratiques issues des standards internationaux elle s'assure d'un comportement global cohérent du projet. En laissant les acteurs du projet libres d'adapter leurs pratiques à leur environnement de travail elle permet à chacun de travailler de manière optimale avec l'assurance que les processus spécifiques qu'il emploie s'insèrent au mieux dans le projet.<br />La démarche que nous proposons répond à la problématique d'application concrète des processus d'ingénierie système posée par l'industrie et, plus généralement, à celle de l'amélioration continue des méthodes et des produits.

Cette thèse se situe dans le domaine de la programmation par contraintes (CP). Plus précisément, nous nous intéressons au problème de satisfaction de contraintes pondérées (WCSP), qui est un problème d'optimisation pour lequel plusieurs formes de cohérences locales souples telles que, par exemple, la cohérence d’arc existentielle directionnelle (EDAC*) et la cohérence d’arc virtuelle (VAC) ont été proposées durant ces dernières années. Dans ce cadre, nous adoptons une perspective différente en revisitant la propriété bien connue de la substituabilité. Tout d’abord, nous précisons les relations existant entre la substituabilité de voisinage souple (SNS) et une propriété appelée pcost qui est basée sur le concept de surcoût de valeurs (par le biais de l'utilisation de paires de surcoût). Nous montrons que sous certaines hypothèses, pcost est équivalent à SNS, mais que dans le cas général, elle est plus faible que SNS prouvée être coNP-difficile. Ensuite, nous montrons que SNS conserve la propriété VAC, mais pas la propriété EDAC. Enfin, nous introduisons un algorithme optimisé et nous montrons sur diverses séries d’instances WCSP l’intérêt pratique du maintien de pcost avec AC*, FDAC* ou EDAC*, au cours de la recherche. Nous introduisons un algorithme optimisé et nous étudions la relation existante entre SNS et les différentes cohérences. Nous présentons aussi un nouveau type de propriétés pour les WCSPs. Il s'agit de la cohérence de tuples (TC) dont l'établissement sur un WCN est effectué grâce à une nouvelle opération appelée TupleProject. Nous proposons également une version optimale de cette propriété, OTC, qui peut être perçue comme une généralisation de OSAC (Optimal Soft Arc Consistency). Enfin, nous étendons la notion de substituabilité souple aux tuples. / This thesis is in the field of constraint programming (CP). More precisely, we focus on the weighted constraint satisfaction problem (WCSP), which is an optimization problem for which many forms of soft local (arc) consistencies have been proposed such as, for example, existential directional arc consistency (EDAC) and virtual arc consistency (VAC) in recent years. In this context, we adopt a different perspective by revisiting the well-known property of (soft) substitutability. First, we provide a clear picture of the relationships existing between soft neighborhood substitutability (SNS) and a tractable property called $pcost$ which allows us to compare the cost of two values (through the use of so-called cost pairs). We prove that under certain assumptions, $pcost$ is equivalent to SNS but weaker than SNS in the general case since we show that SNS is coNP-hard. We also show that SNS preserves the property VAC but not the property EDAC. Finally, we introduce an optimized algorithm and we show on various series of WCSP instances, the practical interest of maintaining $pcost$ together with AC*, FDAC* or EDAC*, during search. We also present a new type of properties for WCSPs called tuples consistency (TC). Enforcing TC is done through a new operation called TupleProject. Moreover, we propose an optimal version of this property, OTC, which can be seen as a generalization of OSAC (Optimal Soft Arc Consistency). Finally, we extend soft substitutability concept to tuples.

Après un rappel des méthodes existantes de RMN haute-résolution sur les noyaux quadrupolaires, nous présentons une étude de la manipulation des cohérences multiquanta par des impulsions de champ radiofréquence. Les résultats obtenus sont ensuite appliqués à la recherche des conditions optimales pour la réalisation des nouvelles expériences de corrélation multiquanta en rotation à l'angle magique (ou MQMAS). Nous rappelons les principes de cette méthode, des séquences et du traitement du signal utilisés pour l'obtention des spectres. Un ensemble d'exemples d'application (sur les hydrates alumineux et ciments) permettent de montrer les progrès majeurs apportés par cette nouvelle technique. Après une analyse de la théorie de Floquet, nous présentons le formalisme que nous avons développé pour l'étude théorique et numérique du comportement d'un spin soumis à une interaction quadrupolaire en présence d'un champ radiofréquence et dans un échantillon en rotation. Il est appliqué à l'étude des phénomènes de transfert de cohérence adiabatique induit par la rotation de l'échantillon. Nous proposons ensuite une extension pour décrire quantitativement tous les aspects de la spectroscopie MQMAS. Les résultats expérimentaux permettent de valider notre approche. Une étude préliminaire de l'application de la spectroscopie MQMAS et des simulations pour l'analyse structurale de matériaux amorphes est présentée. La troisième et dernière partie présente la théorie et les résultats obtenus sur l'étude de l'ordre dipolaire en rotation à l'angle magique. Deux modèles distincts sont proposés selon le régime d'évolution du système : vitesse de rotation lente et régime adiabatique, vitesse de rotation rapide.

Le développement considérable des signaux dans les bandes hyperfréquences (communications sans fil, radars, etc.) rend leur traitement extrêmement difficile. Il est en effet nécessaire d'analyser de larges bandes spectrales avec une grande résolution, ce que ne permettent pas les dispositifs purement électroniques. Une solution très prometteuse consiste à transposer les signaux hyperfréquences (hf) sur un laser puis à utiliser un cristal dopé par des ions de terres rares comme processeur. Cette technique tire parti des propriétés optiques exceptionnelles des ces matériaux, qui présentent des transitions à la fois extrêmement fines pour un centre unique (largeur homogène donnant la résolution spectrale) et larges pour un ensemble d'ions (largeur inhomogène donnant la bande d'analyse). Grâce à des techniques de pompage optique, ceci permet d'obtenir des bandes d'analyse de 20 GHz avec une résolution de 100 kHz, soit un rapport de 105. Ces résultats, obtenus dans des cristaux de Tm3+:Y3Al5O12, font l'objet d'études industrielles avancées, notamment en France par Thales, et auxquelles participe l'IRCP-MPOE. Le but du projet est de développer des cristaux dopés Er3+ pour une nouvelle génération d'analyseurs fonctionnant à 1.5 μm dans le but d'exploiter pleinement les technologies télécom en terme de transmission longue distance et de composants opto-électroniques. Les meilleurs cristaux actuels ne possèdent pas une largeur inhomogène suffisante pour l'application visée. Notre approche consistera à introduire un désordre chimique contrôlé, par exemple en utilisant un co-dopant, dans des monocristaux dopés Er3+ de haute qualité. Ceci permettra d'augmenter la largeur inhomogène optique mais pourrait aussi influencer la largeur homogène, point crucial pour l'analyse des signaux hf. Il s'agira de déterminer la nature et le niveau de désordre optimaux permettant d'obtenir les meilleures performances. D'une façon plus générale, ce travail permettra une compréhension approfondie des phénomènes dynamiques contrôlant la largeur homogène optique et de leur relation avec les structures cristallines. Outre l'analyse de signaux hyperfréquences, ceci pourra déboucher sur des avancées dans le traitement quantique de l'information dans le domaine télécom. / Significant progresses have been made recently on radar communications. However it is still difficult to analyse radar communications both efficiently and on a large frequency span. This is due to the fact that pure electronic processors are not able to process rapidly signals with high bandwidths. A very promising solution consists in transposing radar signals on a optical carrier (laser) and process the signals via rare-earths-doped single-crystals, which are able to interact efficiently with light. Rare-earth-ion doped crystals can have very narrow optical transitions at liquid helium temperature, making them attractive for applications in quantum information processing and advanced RF signal processing. One key property of these materials is the potential for a high ratio between the optical inhomogeneous and homogeneous linewidths. This allows signals with high bandwidth to be stored in quantum memories for a long time, or alternatively, the high resolution spectral analysis of RF signals. Er3+ is particularly interesting because it has a transition at 1.5 mm that is directly compatible with telecommunication components in existing optical fiber networks. The aim of the project is to enhance the bandwidths of those atomic processors by introducing a chemical disorder in the single crystals doped with Er3+. This will lead to an inhomogeneous broadening of the optical transitions and could also reduce the optical homogeneous linewidths, and so, increase the processing bandwidth for radar signals. For that, a better understanding of the nature of the dynamical processes acting on the optical homogeneous linewidth is needed.

Ce travail se place dans le contexte des recherches sur les mémoires quantiques pour la lumière. L'information quantique est stockée dans un état de superposition atomique, dont la durée de vie détermine le temps maximum de stockage.On s'intéresse particulièrement aux matériaux capables de capturer la lumière par excitation résonnante d'une raie d'absorption, puis de conserver l'information quantique dans un état de superposition du fondamental électronique.Dans Tm3+:YAG, l'information est enregistrée dans un état de spin nucléaire. Cependant le champ magnétique qui lève la dégénérescence nucléaire entraîne les différents spins à des vitesses de précession différentes, ce qui tend à détruire l'aimantation initiale, porteuse de l'information.Une étude quantique du cristal est réalisée lors du premier chapitre de ce manuscrit. Les trois chapitres suivants traitent des différents mécanismes conduisant au déphasage des spins nucléaires. On y trouvera différente analyses théoriques qui seront confirmées par un ensemble de résultats expérimentaux, ainsi qu'une description détaillée du dispositif expérimental. Enfin le dernier chapitre, prospectif, exploite les outils développés au cours de la thèse pour préserver les cohérences optiques. Il présente quelques résultats expérimentaux prometteurs sur l'allongement du temps de vie de ces cohérences optiques.

Ce travail se place dans le contexte des recherches sur les mémoires quantiques pour la lumière. L’information quantique est stockée dans un état de superposition atomique, dont la durée de vie détermine le temps maximum de stockage.On s’intéresse particulièrement aux matériaux capables de capturer la lumière par excitation résonnante d’une raie d’absorption, puis de conserver l’information quantique dans un état de superposition du fondamental électronique.Dans Tm3+:YAG, l’information est enregistrée dans un état de spin nucléaire. Cependant le champ magnétique qui lève la dégénérescence nucléaire entraîne les différents spins à des vitesses de précession différentes, ce qui tend à détruire l’aimantation initiale, porteuse de l’information.Une étude quantique du cristal est réalisée lors du premier chapitre de ce manuscrit. Les trois chapitres suivants traitent des différents mécanismes conduisant au déphasage des spins nucléaires. On y trouvera différente analyses théoriques qui seront confirmées par un ensemble de résultats expérimentaux, ainsi qu’une description détaillée du dispositif expérimental. Enfin le dernier chapitre, prospectif, exploite les outils développés au cours de la thèse pour préserver les cohérences optiques. Il présente quelques résultats expérimentaux prometteurs sur l’allongement du temps de vie de ces cohérences optiques. / This work takes place in the context of research about quantum memories for light. The quantum information is stored in an atomic superposition state whose lifetime sets the maximum storage time. We are particularly interested in materials which are able to hold the light by resonant excitation of an absorption line, preserving the quantum information in a superposition state of the electronicfundamental.n Tm3+:YAG the information is stored in a nuclear spin state. However, the magnetic field which lifts the nuclear degeneracy generates different precession speeds of the spins. This destroys theinitial magnetization carrier of the information.In the first chapter of this thesis, a quantum analysis of the crystal is done. The following three chapters are devoted to different mechanisms to control the nuclear spins dephasing. There it ispossible to find different theoretical analysis which will be confirmed by a series of experimental measurements, including an extended description of the set-up. Finally, the last chapter presentsthe different techniques used to preserve the optical coherence. Promising experimental measurements are presented to extend the life time of the optical coherences.