本发明属于量子通信技术领域，公开了一种制备三光子超纠缠态的方法，通过激光器产生一束水平偏振的泵浦光，然后经过22.5°半波片将光束转化为对角偏振光束，通过非偏振分束器以等概率分为两路；两路光子抵达偏振分束器后进入萨尼亚克干涉仪，先后通过周期性极化的磷酸钛钾和45°半波片，最后在偏振分束器上叠加，从而分数到空间模式a1、b1和a2、b2；在a1、b1空间模式的光子再进入第二个萨尼亚克干涉环装置经历一次劈裂，最终产生偏振、空间两个自由度的三光子超纠缠态。通信方共享多光子超纠缠态是许多高维量子通信协议及多方量子通信协议的前提，因此本发明在未来的高维或多方量子通信中将会有重要的应用。