En av de viktigaste utmaningarna är att kvantvakuumenergi, om den finns, sannolikt skulle vara utomordentligt liten och svår att upptäcka eller manipulera. Enligt kvantfältteorin är vakuumtillståndet inte riktigt tomt utan innehåller snarare fluktuerande virtuella partiklar och anti-partiklar som dyker upp och utplånar varandra kontinuerligt. Dessa fluktuationer förekommer dock i otroligt små skalor, och deras nettoenergibidrag till vakuumet anses vara försvinnande litet.
Även om vi skulle kunna övervinna denna utmaning och på något sätt utvinna en meningsfull mängd kvantvakuumenergi, finns det ytterligare teoretiska hinder. Dessa involverar principerna för bevarandelagar (som energihushållning) och termodynamikens lagar. Det är för närvarande inte klart hur utvinning av energi från vakuumet skulle kunna uppnås utan att bryta mot dessa grundläggande fysiklagar.
Dessutom finns det begreppsmässiga svårigheter relaterade till osäkerhetsprincipen, som säger att ju mer exakt vi mäter energin i ett system, desto mer osäkra blir vi om dess position och vice versa. Detta kan medföra begränsningar för möjligheten att utvinna energi från vakuumet samtidigt som man respekterar dessa kvantosäkerheter.
Från och med nu är möjligheten att utnyttja kvantvakuumenergi fortfarande mycket spekulativ, och det finns inget känt praktiskt sätt att uppnå det. Ytterligare framsteg i vår förståelse av kvantmekanik, gravitation och vakuumets beteende skulle potentiellt kunna kasta mer ljus över detta fascinerande men för närvarande svårfångade koncept.