量子ネットワークは、量子コンピュータや量子通信システムの重要な構成要素である。量子ネットワークは、物理的に分離された量子プロセッサー間で、量子ビットという形で情報を伝達することを可能にする。量子プロセッサーとは、一定数の量子ビットに対して量子論理ゲートを実行することができる小型の量子コンピュータのことです。量子ネットワークは、古典的なネットワークと似たような仕組みで機能します。主な違いは、量子コンピューティングと同様に、量子ネットワークは、量子システムのモデル化など、特定の問題を解決するのに適していることです。

量子ネットワーク（量子インターネット）の基本構造は、古典的なネットワークに類似している。まず、アプリケーションを実行するエンドノードがあります。この端点は、少なくとも1量子ビットの量子プロセッサーです。量子インターネットのアプリケーションの中には、エンドノードに数量子ビットの量子プロセッサと量子メモリを必要とするものもある。
次に、あるノードから別のノードへ量子ビットを転送するために、通信回線が必要です。量子通信のためには、一般的な通信用ファイバーが使用できる。また、量子プロセッサーを近距離で接続するネットワーク型量子コンピューティングでは、量子プロセッサーのハードウェアプラットフォームに応じて、異なる波長を選択する。
第三に、通信インフラを最大限に活用するために、量子ビットを目的の量子プロセッサーに届けることができる光スイッチが必要です。この光スイッチは、量子コヒーレンスを維持する必要があるため、通常の光スイッチよりも実現が困難である。
最後に、量子ビットを長距離伝送するために、量子中継器が必要となる。量子ビットはコピーできないため、古典的な信号増幅はできない。そのため、量子中継器は古典的な中継器とは根本的に異なる動作をする。

量子インターネットは、量子もつれを利用した様々なアプリケーションをサポートします。一般に、量子もつれは、協調、同期、プライバシーを必要とするタスクに適している。
例えば、量子鍵配送[23][24]、クロック安定化[25]、リーダー選出やビザンチン合意などの分散システム問題のプロトコル[5]、望遠鏡の基線延長[26][27]、位置検証、安全な識別、ノイズストレージモデルにおける二者間暗号などである。