基于量子层析的量子门检测系统，属于量子信息技术领域，解决了现有量子门的运算正确性的检测问题。所述检测系统：通过切换偏振调制单元的调制模式，将线偏振光发生单元产生的线偏振光分别转换为三种偏振光，这三种偏振光的偏振方向两两非正交。每种偏振光依次经待测量子门的逻辑操作、偏振解调单元的相应解调、偏振分光单元的分光以及两个光电探测单元的转换后，成为第一电信号和第二电信号。最后，量子层析单元根据三种偏振光对应的三组第一电信号和第二电信号，重构待测量子门的传输么正矩阵，并根据该传输么正矩阵判断待测量子门是否满足设计要求。本发明所述基于量子层析的量子门检测系统特别适用于二维单比特量子门的检测。