En af de vigtigste udfordringer er, at kvantevakuumenergi, hvis den eksisterer, sandsynligvis ville være ekstraordinært lille og svær at opdage eller manipulere. Ifølge kvantefeltteorien er vakuumtilstanden ikke virkelig tom, men indeholder snarere fluktuerende virtuelle partikler og anti-partikler, der dukker op og udsletter hinanden kontinuerligt. Disse udsving forekommer dog i utroligt små skalaer, og deres nettoenergibidrag til vakuumet menes at være forsvindende lille.
Selvom vi kunne overvinde denne udfordring og på en eller anden måde udvinde en meningsfuld mængde kvantevakuumenergi, er der yderligere teoretiske forhindringer. Disse involverer principperne for bevarelseslove (såsom energibevarelse) og termodynamikkens love. Det er i øjeblikket ikke klart, hvordan udvinding af energi fra vakuumet kunne opnås uden at overtræde disse grundlæggende fysiklove.
Derudover er der begrebsmæssige vanskeligheder relateret til usikkerhedsprincippet, som siger, at jo mere præcist vi måler energien i et system, jo mere usikre bliver vi om dets position, og omvendt. Dette kan pålægge begrænsninger for gennemførligheden af at udvinde energi fra vakuumet, mens disse kvanteusikkerheder respekteres.
Lige nu er muligheden for at udnytte kvantevakuumenergi fortsat meget spekulativ, og der er ingen kendt praktisk måde at opnå det på. Yderligere fremskridt i vores forståelse af kvantemekanik, tyngdekraften og vakuumets opførsel kunne potentielt kaste mere lys over dette fascinerende, men i øjeblikket undvigende koncept.