本发明提出的一种折射率渐变的超构材料及其纠缠光子对产生系统，属于量子信息领域。超构材料包括多个周期性排布的介质柱阵列，当满足以下条件：每行内，各介质柱的直径或宽度沿所在行呈规律性变化、各介质柱的周期沿所在行呈规律性变化或保持不变；每列内，介质柱直径、周期均保持不变时，超构材料的等效折射率的实部逐渐由非零变到零再变到非零。纠缠光子对产生系统包括折射率渐变的超构材料、两个窄带连续可调谐激光器、两个偏振控制器、分束器、光放大器、陷波滤波器、带通滤波器、阵列波导光栅、单光子探测器和时间间隔分析仪。本发明从物理上实现了超构材料的折射率渐变，且与集成光学结合，具有低损耗、CMOS兼容的特性。