Sachverhalt:
A. Das Strafgericht des Kantons Zug sprach X._ am 30. Juni 2009 der mehrfachen sexuellen Handlungen mit einem Kind (Art. 187 Ziff. 1 Abs. 1, 2 und 3 StGB), der mehrfachen sexuellen Nötigung (Art. 189 Abs. 1 StGB) sowie der mehrfachen Pornografie (Art. 197 Ziff. 1 und 3 StGB) schuldig. Es bestrafte ihn mit 30 Monaten Freiheitsstrafe. Hiervon schob es 20 Monate auf, bei einer Probezeit von drei Jahren, und erklärte die verbleibenden 10 Monate, unter Anrechnung von 36 Tagen Untersuchungshaft, für vollziehbar. Es ordnete eine ambulante psychiatrische Behandlung an und entschied über die Einziehung der beschlagnahmten Gegenstände sowie die geltend gemachte Genugtuungs- und Schadenersatzforderung.
B. In Abweisung der Berufung von X._ und in Gutheissung der Anschlussberufung der Staatsanwaltschaft des Kantons Zug bestätigte das Obergericht des Kantons Zug, Strafrechtliche Abteilung, am 18. Mai 2010 das erstinstanzliche Urteil im Schuldpunkt. Es sprach jedoch die Freiheitsstrafe von 30 Monaten, unter Anrechnung von 36 Tagen Untersuchungshaft, vollumfänglich unbedingt aus und ordnete eine ambulante psychiatrische Behandlung von X._ gemäss Art. 63 Abs. 1 StGB ohne Aufschub des Strafvollzugs an.
C. X._ wendet sich mit Beschwerde an das Bundesgericht. Er beantragt, das Urteil des Obergerichtes des Kantons Zug sei aufzuheben. Die Sache sei zur Anordnung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens und zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Eventualiter sei er vom Vorwurf der mehrfachen sexuellen Nötigung und in Bezug auf den Vorwurf des Besitzes elektronischer Daten vom Vorwurf der mehrfachen Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB freizusprechen. Er sei bezüglich des Anklagevorwurfs des Fotografierens der mehrfachen sexuellen Handlungen mit einem Kind, betreffend die Anklagevorwürfe gemäss Anklageschrift I lit. B) 1. und 2. Absatz der Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 1 und 3 StGB sowie im Zusammenhang mit den Vorwürfen gemäss Anklageschrift I lit. B) 3. Absatz der mehrfachen Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 3bis StGB schuldig zu sprechen. Er sei mit einer Geldstrafe von 120 Tagessätzen zu bestrafen. Die 36 Tage Untersuchungshaft seien an die Strafe anzurechnen. Es sei ihm der bedingte Strafvollzug zu gewähren, unter Ansetzung einer Probezeit von zwei Jahren.
D. Die Staatsanwaltschaft des Kantons Zug und A.A._ haben auf eine Vernehmlassung verzichtet. Das Obergericht des Kantons Zug beantragt unter Verweis auf seine Erwägungen im angefochtenen Urteil, die Beschwerde sei abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei.
Erwägungen:
1. Die Vorinstanz geht von folgendem Sachverhalt aus (angefochtenes Urteil S. 12):
Der Beschwerdeführer nahm im Zeitraum ab etwa Mai 2005 bis spätestens 18. Mai 2006 in seiner Wohnung in Zug ca. 40 sexuelle Übergriffe zum Nachteil des am 29. Mai 1997 geborenen A.A._ vor. Dabei fasste er A.A._s Penis an, "spielte" damit und/oder nahm diesen in den Mund, mass ihm ohne medizinische Notwendigkeit anal Fieber, verabreichte ihm Zäpfchen und fotografierte A.A._ nackt mit erigiertem Glied, kotverschmiertem Anus oder Anus samt Zäpfchen. A.A._ wurde vom Beschwerdeführer auch dazu angehalten bzw. verleitet, den Penis des Beschwerdeführers anzufassen und/oder diesen in den Mund zu nehmen, ihm ohne medizinische Notwendigkeit anal Fieber zu messen und Zäpfchen zu verabreichen sowie sein erigiertes Glied zu fotografieren.
In seiner Wohnung oder anderen Räumlichkeiten fotografierte der Beschwerdeführer etwa 40 Mal den nackten A.A._, wobei etwa auf der Hälfte der Aufnahmen A.A._s erigiertes Glied zu sehen ist. Zudem zeigte er A.A._ - erstmals am 15. Juni 2004 - pornografische Fotoaufnahmen, unter anderem von sich selbst mit erigiertem Penis. Ausserdem konnten in den Räumlichkeiten des Beschwerdeführers pornografische Bilderaufnahmen sichergestellt werden, die sexuelle Handlungen mit Kindern, Gewalttätigkeiten, Tieren und menschlichen Ausscheidungen zum Inhalt haben.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer beantragt, er sei vom Vorwurf der mehrfachen Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB bezüglich des Besitzes elektronischer Daten auf seiner Festplatte freizusprechen. Stattdessen sei er der mehrfachen Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 3bis StGB schuldig zu sprechen (Beschwerde S. 2 f. und 8).
Er begründet seinen Antrag mit der Rüge, der Anklagegrundsatz sei verletzt. Die kantonalen Instanzen hätten ihn bezüglich der auf seiner Festplatte sichergestellten, nicht das Opfer betreffenden pornografischen Fotografien zu Unrecht wegen angeblich gezielten Abspeicherns und Ablegens dieser Bilder auf den eigenen Datenträger und aus diesem Grunde wegen "Herstellens" i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB verurteilt. Ein solches Verhalten sei indessen nicht Gegenstand der Anklage. Die Staatsanwaltschaft habe ihren diesbezüglichen Vorwurf ausdrücklich auf den "Besitz" harter Pornografie beschränkt (Beschwerde S. 5 ff.).
2.2 Die Staatsanwaltschaft des Kantons Zug wirft dem Beschwerdeführer in ihrer Anklageschrift vom 30. September 2008 unter Ziff. I. B. 3. Absatz vor, er sei zum Zeitpunkt der Hausdurchsuchungen im Besitze verbotener Pornografie gewesen, die sich auf seiner Festplatte befunden habe. Sie hält in der Anklage ergänzend fest, der Beschwerdeführer bestreite, diese verbotene Pornografie, die nicht das Opfer betreffe, bewusst aus dem Internet auf einen Datenträger heruntergeladen zu haben. Das Gegenteil lasse sich nicht beweisen (erstinstanzliche Akten GD 1 S. 3 und 17).
Die Staatsanwaltschaft geht folglich in tatsächlicher Hinsicht davon aus, der Beschwerdeführer habe die auf seiner Festplatte sichergestellten (nicht das Opfer betreffenden) pornografischen Fotografien nicht gezielt und bewusst aus dem Internet heruntergeladen, weshalb insoweit in rechtlicher Hinsicht nicht der Tatbestand des "Herstellens" gemäss Art. 197 Ziff. 3 StGB, sondern der Tatbestand des Besitzes i.S.v. Art. 197 Ziff. 3bis StGB erfüllt sei.
2.3 Die erste Instanz erwog, indem der Beschwerdeführer die nicht das Opfer betreffenden pornografischen Fotografien in elektronischer Form aus dem Internet gezielt auf den eigenen Datenträger abgespeichert und abgelegt habe, habe er sie i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB "hergestellt" (erstinstanzliche Akten GD 31 S. 32). Die erste Instanz ging offenbar in tatsächlicher Hinsicht abweichend von der Anklageschrift, in der dem Beschwerdeführer nur der Besitz vorgeworfen wird, davon aus, er habe die fraglichen Fotografien gezielt auf seine Festplatte abgespeichert und abgelegt, weshalb ein "Herstellen" i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB vorliege.
2.4 Der Beschwerdeführer beantragte in seiner Berufung unter anderem, er sei unter Aufhebung des erstinstanzlichen Urteils [...] der mehrfachen Pornografie i.S.v. Art. 197 Ziff. 1, 3 und 3bis StGB schuldig zu sprechen (angefochtenes Urteil S. 3, vorinstanzliche Akten GD 1 S. 2, GD 10 und 11). Die Vorinstanz bestätigt den erstinstanzlichen Schuldspruch wegen mehrfacher Pornografie gemäss Art. 197 Ziff. 1 und 3 StGB auch hinsichtlich der nicht das Opfer betreffenden Fotografien. Sie weist darauf hin, dass Art. 197 Ziff. 3bis StGB entgegen der von der Staatsanwaltschaft und vom Beschwerdeführer vertretenen Auffassung nicht zur Anwendung gelange, weil das gezielte Abspeichern der Daten nicht von dieser privilegierenden Bestimmung, sondern von Art. 197 Ziff. 3 StGB erfasst werde (angefochtenes Urteil S. 12).
Die Vorinstanz scheint davon auszugehen, dass die Staatsanwaltschaft dem Beschwerdeführer in tatsächlicher Hinsicht ein gezieltes Herunterladen vorwirft und dieses Verhalten fälschlicherweise unter Art. 197 Ziff. 3bis StGB statt unter Ziff. 3 dieser Bestimmung subsumiert. Die Staatsanwaltschaft wirft dem Beschwerdeführer indessen gerade kein gezieltes Herunterladen sondern einzig den Besitz vor. Die Vorinstanz verkennt allem Anschein nach, dass sie durch einen Schuldspruch gemäss Art. 197 Ziff. 3 StGB in diesem Punkt nicht nur in rechtlicher, sondern auch in tatsächlicher Hinsicht zum Nachteil des Beschwerdeführers von der Anklage abweicht, indem sie einen Sachverhalt - nämlich ein gezieltes Herunterladen - beurteilt, der ihm in der Anklageschrift nicht vorgeworfen wird. Die Vorinstanz führt allerdings in ihrer Stellungnahme vom 19. Oktober 2010 aus, soweit im Zusammenhang mit dem Schuldspruch i.S.v. Art. 197 Ziff. 3 StGB die Verletzung des Anklagegrundsatzes gerügt werde, sei dem entgegenzuhalten, dass diese Rüge mangels Auseinandersetzung in der Berufungsschrift nicht Gegenstand des Berufungsverfahrens gewesen sei. Dies mag zutreffen, ändert indessen nichts daran, dass der Antrag auf Schuldspruch gemäss Art. 197 Ziff. 3bis StGB statt gemäss Art. 197 Ziff. 3 StGB Gegenstand des Berufungsverfahrens war und dass die Vorinstanz diesen Antrag behandelt und - offenbar infolge eines Versehens - auf der Grundlage eines Sachverhaltes abweist, der vom Anklagesachverhalt abweicht.
Das Begehren des Beschwerdeführers vor Bundesgericht, er sei hinsichtlich der nicht das Opfer betreffenden pornografischen Fotografien nicht gemäss Art. 197 Ziff. 3 StGB, sondern - entsprechend der Anklageschrift - nach Art. 197 Ziff. 3bis StGB zu verurteilen, ist daher unter den gegebenen Umständen zu behandeln, auch wenn dieses bereits vor Vorinstanz gestellte Begehren vom Beschwerdeführer im Berufungsverfahren nicht näher bzw. nicht unter Berufung auf den Anklagegrundsatz begründet worden war.
2.5 Der Anklagegrundsatz verteilt die Aufgaben zwischen den Untersuchungs- bzw. Anklagebehörden einerseits und den Gerichten andererseits. Er bestimmt den Gegenstand des Gerichtsverfahrens und bezweckt zugleich den Schutz der Verteidigungsrechte des Angeschuldigten und dient dem Anspruch auf rechtliches Gehör. Konkretisiert wird das Anklageprinzip zur Hauptsache durch die Anforderungen, die an die Anklageschrift gestellt werden. Zum einen dient die Anklageschrift der Bestimmung des Prozessgegenstandes (Umgrenzungsfunktion), zum anderen vermittelt sie dem Angeklagten die für die Durchführung des Verfahrens und die Verteidigung notwendigen Informationen (Informationsfunktion). Die Umgrenzungsfunktion besagt, dass das Gericht an die eingeklagte Tat gebunden ist. Die Anklage hat dem Angeklagten die ihm zur Last gelegten Delikte in ihrem Sachverhalt so präzise zu umschreiben, dass die Vorwürfe genügend konkretisiert sind (BGE 133 IV 235 E. 6.2 f. S. 244 f. mit Hinweisen). Entscheidend ist, dass der Angeklagte genau weiss, was ihm konkret vorgeworfen wird (Urteil 1P.427/2001 vom 16. November 2001 E. 5b; Niklaus Schmid, Strafprozessrecht, 4. Aufl. 2004, S. 316 N. 814).
2.6 Die Vorinstanz geht übereinstimmend mit der ersten Instanz in tatsächlicher Hinsicht davon aus, der Beschwerdeführer habe die nicht das Opfer betreffenden pornografischen Fotografien bewusst und gezielt aus dem Internet auf seine Festplatte heruntergeladen. Die Vorinstanz weicht damit vom Sachverhalt gemäss der Anklage ab, worin ihm lediglich der Besitz vorgeworfen und ausdrücklich festgehalten wird, ihm könne nicht nachgewiesen werden, dass er die fraglichen Fotografien bewusst heruntergeladen habe. Die Vorinstanz geht damit zu Lasten des Beschwerdeführers von einem Sachverhalt aus, welcher ihm in der Anklageschrift gerade nicht vorgeworfen wird. Sie verletzt dadurch gemäss den zutreffenden Vorbringen des Beschwerdeführers den Anklagegrundsatz. Die Beschwerde ist in diesem Punkt gutzuheissen.
3. Der Beschwerdeführer kritisiert die tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz in mehrfacher Hinsicht. Er rügt eine willkürliche Beweiswürdigung. Die Vorinstanz habe seinen Anspruch auf rechtliches Gehör, die Maxime "in dubio pro reo" und den Grundsatz der freien richterlichen Beweiswürdigung verletzt (Beschwerde S. 9 ff.).
3.1 In der Beweiswürdigung ist die Kognition des Bundesgerichts auf Willkür im Sinne von Art. 9 BV beschränkt. Eine solche liegt nach ständiger Rechtsprechung einzig vor, wenn der angefochtene Entscheid auf einer schlechterdings unhaltbaren oder widersprüchlichen Beweiswürdigung beruht bzw. im Ergebnis offensichtlich unhaltbar ist, mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft. Dass das angefochtene Urteil mit der Darstellung des Beschwerdeführers nicht übereinstimmt oder eine andere Lösung oder Würdigung auch vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen wäre, genügt praxisgemäss für die Begründung von Willkür nicht (BGE 135 V 2 E. 1.3 S. 4 f. mit Hinweisen). Wird eine Verletzung des Willkürverbots geltend gemacht, muss anhand der angefochtenen Subsumtion im Einzelnen dargelegt werden, inwiefern der Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (BGE 136 I 49 E. 1.4.1 S. 53; 134 II 244 E. 2.2 S. 246; je mit Hinweisen).
3.2 Aus der in Art. 32 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 2 EMRK verankerten Unschuldsvermutung wird die Rechtsregel "in dubio pro reo" abgeleitet. Als Beweiswürdigungsregel besagt sie, dass sich der Strafrichter nicht von einem für den Angeklagten ungünstigen Sachverhalt überzeugt erklären darf, wenn bei objektiver Betrachtung erhebliche und nicht zu unterdrückende Zweifel bestehen, ob sich der Sachverhalt so verwirklicht hat. Inwiefern dieser Grundsatz verletzt sein soll, prüft das Bundesgericht unter dem Gesichtspunkt der Willkür. Es greift nur ein, wenn das Sachgericht die beschuldigte Person verurteilte, obgleich bei objektiver Würdigung des Beweisergebnisses offensichtlich erhebliche bzw. schlechterdings nicht zu unterdrückende Zweifel an deren Schuld fortbestehen. Bloss abstrakte und theoretische Zweifel sind nicht massgebend, weil solche immer möglich sind und absolute Gewissheit nicht verlangt werden kann (BGE 127 I 38 E. 2a S. 40 f.; 124 IV 86 E. 2a S. 88; je mit Hinweisen).
3.2 Aus der in Art. 32 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 2 EMRK verankerten Unschuldsvermutung wird die Rechtsregel "in dubio pro reo" abgeleitet. Als Beweiswürdigungsregel besagt sie, dass sich der Strafrichter nicht von einem für den Angeklagten ungünstigen Sachverhalt überzeugt erklären darf, wenn bei objektiver Betrachtung erhebliche und nicht zu unterdrückende Zweifel bestehen, ob sich der Sachverhalt so verwirklicht hat. Inwiefern dieser Grundsatz verletzt sein soll, prüft das Bundesgericht unter dem Gesichtspunkt der Willkür. Es greift nur ein, wenn das Sachgericht die beschuldigte Person verurteilte, obgleich bei objektiver Würdigung des Beweisergebnisses offensichtlich erhebliche bzw. schlechterdings nicht zu unterdrückende Zweifel an deren Schuld fortbestehen. Bloss abstrakte und theoretische Zweifel sind nicht massgebend, weil solche immer möglich sind und absolute Gewissheit nicht verlangt werden kann (BGE 127 I 38 E. 2a S. 40 f.; 124 IV 86 E. 2a S. 88; je mit Hinweisen).
3.3 3.3.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe den Sachverhalt zu Unrecht als erstellt erachtet. Sie habe sich auf die Aussagen des Opfers gestützt, welche sie als glaubhaft beurteilt habe. Es sei willkürlich, wenn sie feststelle, es würden keine konkreten Anhaltspunkte für eine mögliche Drittbeeinflussung vorliegen. Mehrere Aussagen des Opfers, die weder altersgerecht noch authentisch seien, würden deutlich zeigen, dass es Formulierungen der Eltern übernommen habe (Beschwerde S. 9 ff.).
Die Rüge ist unbegründet. Die Vorinstanz kommt im angefochtenen Urteil - unter Hinweis auf die Ausführungen im erstinstanzlichen Entscheid - zum Schluss, dass nur bei einzelnen Aussagen des Opfers eine ausdrückliche Verbindung zu dessen Vater erstellt sei. Die Äusserungen des Vaters gegenüber dem Opfer seien indessen allgemeiner Art gewesen. Die beiden hätten nicht inhaltlich über das Vorgefallene gesprochen, was der Vater des Opfers glaubhaft bestätigt habe. Nach den Feststellungen der Vorinstanz sind keine Anzeichen dafür ersichtlich, dass das Opfer von seinem Vater beeinflusst wurde. Auch sein Aussageverhalten anlässlich der Einvernahmen spreche gegen eine Instruktion durch die Eltern, denn es habe nicht nur Vorgegebenes "heruntergeleiert". Es habe lange nichts erzählt, was den Beschwerdeführer hätte belasten können (angefochtenes Urteil S. 5 f.). Diese Feststellungen sind nicht willkürlich. Der allgemeine Hinweis des Beschwerdeführers auf das zwischen ihm und den Eltern des Opfers bestehende Zerwürfnis ist unbehelflich (Beschwerde S. 11 f.). Weshalb und inwiefern die kantonale Beweiswürdigung willkürlich ist, dass die Mutter des Opfers, es mit der Frage, ob der Beschwerdeführer es am "Schnäbeli" berührt habe, nicht beeinflusst habe, ist nicht ersichtlich und legt der Beschwerdeführer auch nicht rechtsgenügend dar.
3.3.2 Der Beschwerdeführer bringt vor, die Aussagen des Opfers seien durch suggestive, stümperhafte Befragungstechniken der Polizeibeamtin zustandegekommen (Beschwerde S. 9 und 13 ff.).
Die Vorinstanz hält fest, aus der Videobefragung werde ersichtlich, dass es dem Opfer unangenehm gewesen sei, über das Vorgefallene zu sprechen. Ihm sei es aber gelungen, dank dem Nachfragen der spezialisierten Polizeibeamtin Auskunft zu geben (angefochtenes Urteil S. 7, erstinstanzliche Akten GD 31 S. 17 ff.). Von wiederholtem Insistieren bzw. davon, dass ihm Aussagen in den Mund gelegt worden seien, könne nicht gesprochen werden. Die Vorinstanz erwägt ergänzend, dass die Polizeibeamtin als Mitglied der Spezialabteilung Sexualdelikte/Kinderschutz der Kantonspolizei Zürich zur Kinderbefragung besonders befähigt sei. Angesichts der zögerlichen Antworten des Opfers in den Einvernahmen sei sie dazu verpflichtet gewesen, nachzufragen. Aufgrund ihrer Spezialisierung habe sie gewusst, wie dies zu erfolgen habe. Die Befragung bzw. die einzelnen Fragestellungen seien auch von der Psychologin FH B._ in ihrem Bericht zur Videobefragung nicht beanstandet worden.
Es ist zwar einzuräumen, dass gewisse Fragen der Polizeibeamtin nicht optimal waren. Einzelne Fragen erscheinen, für sich alleine betrachtet, sogar als suggestiv. Dies ist z.B. der Fall bei der Frage, ob der Beschwerdeführer ihm nie Fieber gemessen habe, gar nie (erstinstanzliche Akten HD 2 Bericht zur Zweitbefragung vom 6. August 2007 S. 7). Zieht man vorliegend jedoch die Befragungen in ihrer Gesamtheit in Betracht, sind die jeweiligen Einvernahmen nicht zu beanstanden. Vor allem zu Beginn antwortete das Opfer jeweils nur zögerlich, insbesondere gab es auf offene Fragen nur ausweichend Antwort. Da Kinder auf offene Fragen relativ wenig Informationen preisgeben, besteht gerade bei ihnen eine Tendenz, schnell auf direkte Fragen zurückzugreifen. Fragewiederholungen scheinen Kindern zu signalisieren, dass ihre bisherige Antwort falsch war. Deshalb ist es wichtig, diese Wiederholungen damit zu begründen, dass die fragende Person etwas nicht richtig oder genau verstanden hat. Dadurch wird der Eindruck vermieden, das Kind habe einen Fehler gemacht (Steller/Volbert, Psychologie im Strafverfahren, Bern 1997, S. 50). Die Polizeibeamtin ist vorliegend nach diesen Grundsätzen verfahren. Sie gab dem Opfer zu verstehen, dass ihm keine Vorwürfe gemacht werden, indem sie ihm z.B. erklärte, dass es nichts dafür könne, bzw. ihm angab, dass sie nachfrage, weil sie etwas genau wissen müsse. Die Tatsache, dass das Opfer erst nach mehrmaligem, konkretem Nachfragen vom Verabreichen der Zäpfchen und vom Fiebermessen im Anus durch den Beschwerdeführer erzählte, zeigt zudem deutlich, dass es auf offene und einmalige Fragen jeweils ausweichend und unklar antwortete. Es war ein mehrmaliges Nachfragen nötig, um die durch Fotografien bzw. das (Teil-)Geständnis des Beschwerdeführers belegten Vorgänge zu rekonstruieren. Mithin kommt die Vorinstanz zum korrekten Schluss, dass die Art und Weise der Befragung des Opfers insgesamt nicht zu beanstanden ist. Die Rüge des Beschwerdeführers ist unbegründet.
3.3.3 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz habe die Frage, ob die Opfereinvernahme suggestive Elemente enthalte, einzig gestützt auf äussere Umstände (Spezialisierung der Polizeibeamtin, Bericht der Psychologin) verneint. Sie habe sich einer vollständigen inhaltlichen Überprüfung und Würdigung der von ihm vor der ersten Instanz zitierten Aussagen enthalten (Beschwerde S. 15).
Die kantonalen Instanzen haben sich, wie dargelegt, eingehend mit der Frage einer allfälligen Beeinflussung bzw. Suggestion durch die befragende Polizeibeamtin befasst und diese in willkürfreier Beweiswürdigung verneint. Die Rüge der Verletzung des Grundsatzes der freien Beweiswürdigung ist unbegründet.
3.3.4 Unbegründet ist auch das weitere Vorbringen des Beschwerdeführers, dass das Opfer im Verlauf der Einvernahmen immer stärker zu übertreiben begonnen habe (Beschwerde S. 9). Mit der Vorinstanz ist diesbezüglich festzuhalten, dass es in beiden Einvernahmen konstante Aussagen machte, welche sich einzig hinsichtlich der Erweiterung der dem Beschwerdeführer vorgeworfenen Handlungen in einem Punkt, Verabreichung von Zäpfchen [recte: und Fiebermessen im Anus], unterscheiden. Das Opfer erzählte davon nicht von sich aus, sondern erst auf konkretes Nachfragen durch die Polizeibeamtin (angefochtenes Urteil S. 6, erstinstanzliche Akten GD 31 S. 19).
3.3.5 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe mit ihrem Hinweis, das Opfer habe sich vor den Einvernahmen jeweils im Einflussbereich der Eltern befunden und sei immer von der gleichen Polizistin befragt worden, eingeräumt, dass Anhaltspunkte für eine mögliche Beeinflussung vorhanden seien (Beschwerde S. 11). Diesen Hinweis der Vorinstanz reisst der Beschwerdeführer indessen aus dem Kontext, da er im Zusammenhang mit der von ihm behaupteten Übertreibung und Instruktion durch die Eltern steht (angefochtenes Urteil S. 6). Unabhängig davon ist nicht ersichtlich und nicht dargelegt, inwiefern die Schlussfolgerung der Vorinstanz, dass Anhaltspunkte für eine Beeinflussung des Opfers durch Dritte fehlen, willkürlich sei. Gemäss Art. 43 Abs. 3 OHG ist die zweite Einvernahme eines kindlichen Opfers, soweit möglich, durch die gleiche Person vorzunehmen, welche die erste Befragung durchführte. Es kann aus der zweimaligen Befragung durch dieselbe Person nicht automatisch ein Anzeichen für eine Beeinflussung des Opfers hergeleitet werden. Es ist auch nicht willkürlich, wenn aus dem Umstand, dass ein knapp zehnjähriges Kind von den Eltern zu polizeilichen Einvernahmen begleitet wird, nicht ein Indiz auf eine allfällige Beeinflussung angenommen wird.
3.4 Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz eine Verweigerung seines Anspruches auf rechtliches Gehör durch Verletzung ihrer Begründungspflicht vor (Art. 29 Abs. 2 BV), indem sie sich inhaltlich mit seiner Rüge, die Befragung des Opfers sei in der entscheidrelevanten Passage hoch suggestiv erfolgt, nicht auseinander gesetzt habe (Beschwerde S. 16).
3.4.1 Aus dem Anspruch auf rechtliches Gehör nach Art. 29 Abs. 2 BV ergibt sich unter anderem, dass die Behörde die Vorbringen des vom Entscheid in seiner Rechtsstellung Betroffenen auch tatsächlich hört, prüft und in der Entscheidfindung berücksichtigt. Daraus folgt die Verpflichtung der Behörde, ihren Entscheid zu begründen. Die Begründungspflicht soll verhindern, dass sich die Behörde von unsachlichen Motiven leiten lässt (BGE 133 I 270 E. 3.1 S. 277). Es ist nicht erforderlich, dass sie sich mit allen Parteistandpunkten einlässlich auseinander setzt und jedes einzelne Vorbringen ausdrücklich widerlegt. Sie kann sich auf die für den Entscheid wesentlichen Punkte beschränken. Die Begründung muss so abgefasst sein, dass sich der Betroffene über die Tragweite des Entscheids Rechenschaft geben und ihn in voller Kenntnis der Sache an die höhere Instanz weiterziehen kann (BGE 134 I 83 E. 4.1 S. 88 mit Hinweisen).
3.4.2 Die Vorinstanz hat ihr Urteil ausführlich begründet und sich dabei auch einlässlich mit der Frage einer allfälligen Suggestion des Opfers auseinandergesetzt (angefochtenes Urteil S. 6 f.). Die Begründungspflicht ist auch nicht dadurch verletzt, dass die Vorinstanz in ihrem Urteil ausdrücklich auf die korrekten Ausführungen der ersten Instanz verweist und sie damit zu ihren eigenen macht (Urteil 6B_402/ 2010 vom 27. August 2010 E. 2.2 am Ende).
3.5 Der Beschwerdeführer macht geltend, er habe mehrmals die Einholung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens über das Opfer beantragt. Dies sei jeweils abgewiesen worden. Er erblickt darin eine Verweigerung des rechtlichen Gehörs im Sinne von Art. 29 Abs. 2 BV und eine Verletzung des Willkürverbots im Sinne von Art. 9 BV (Beschwerde S. 11 ff.).
3.5.1 Der Anspruch auf rechtliches Gehör beinhaltet unter anderem das Recht des Betroffenen, mit entscheiderheblichen Beweisanträgen gehört zu werden. Dieser Anspruch wird jedoch nicht verletzt, wenn das Gericht auf die Abnahme beantragter Beweismittel verzichtet, weil es sich aufgrund der bereits abgenommenen Beweise seine Überzeugung gebildet hat und ohne Willkür in antizipierter Beweiswürdigung annehmen kann, dass seine Überzeugung durch weitere Beweiserhebungen nicht geändert würde (BGE 131 I 153 E. 3 S. 157, 130 II 425 E. 2.1 S. 428 f.; je mit Hinweisen).
3.5.2 Die Prüfung der Glaubhaftigkeit von Aussagen ist primär Sache des Gerichts. Es kann sich dieser Pflicht nicht dadurch entziehen, dass es immer eine Glaubwürdigkeitsbegutachtung anordnet, sobald Aussagen umstritten sind, gewisse Ungenauigkeiten bzw. mindere Widersprüche enthalten oder hinsichtlich Nebensächlichem unklar sind (Urteil 1B_36/2010 vom 19. April 2010 E. 3.1). Eine Glaubwürdigkeitsbegutachtung durch eine sachverständige Person drängt sich nach der Rechtsprechung nur bei Vorliegen besonderer Umstände auf. Dies ist etwa der Fall, wenn schwer interpretierbare Äusserungen eines Kleinkinds zu beurteilen sind, bei Anzeichen ernsthafter geistiger Störungen, welche die Aussageehrlichkeit des Zeugen beeinträchtigen könnten, oder wenn Anhaltspunkte dafür bestehen, dass der Zeuge einer Beeinflussung durch Drittpersonen ausgesetzt ist (BGE 129 IV 179 E. 2.4 S. 184; 128 I 81 E. 2 S. 86; 118 Ia 28 E. 1c S. 31 f.; je mit Hinweisen). Dem Gericht steht bei der Beantwortung der Frage, ob aufgrund der konkreten Umstände des Einzelfalles der Beizug eines Sachverständigen notwendig ist, ein Ermessensspielraum zu (Urteil 6B_244/2009 vom 21. Juli 2009 E. 3.3 mit Hinweis).
3.5.3 Die Vorinstanz befasst sich - teilweise unter Hinweis auf die erstinstanzlichen Ausführungen - eingehend mit der Frage der Begutachtung. Sie setzt sich, entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers (Beschwerde S. 16), mit allen wesentlichen Argumenten auseinander, die seiner Ansicht nach für eine Begutachtung des Opfers sprechen, und verwirft diese mit überzeugender Begründung. Sie erörtert, es bestünden keine Anzeichen dafür, dass das Opfer von der befragenden Polizeibeamtin oder seinen Eltern beeinflusst worden sei. Das ist, wie bereits dargelegt, nicht zu beanstanden. Das Opfer ist gemäss den Feststellungen der Vorinstanz entsprechend seinem Alter entwickelt und drückt sich klar und verständlich aus, so dass seine Aussagen auch ohne kinderspezifische Fachkenntnisse zu verstehen sind. Es liegt keine Beeinträchtigung seiner Wahrnehmungs-, Erinnerungs- oder Wiedergabefähigkeit vor (angefochtenes Urteil S. 7 f., erstinstanzliche Akten GD 31 S. 9, 14 f., 17 ff.).
Mit diesen nachvollziehbaren Erwägungen der kantonalen Instanzen setzt sich der Beschwerdeführer nicht substantiiert auseinander. Vielmehr stellt er seine eigene Sicht der Dinge dar und beschränkt sich insoweit auf appellatorische Kritik. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn er behauptet, dass das Opfer für Suggestion sehr empfänglich sei, oder wenn er vorbringt, dass die Vorinstanz selber deutlich gemacht habe, es fehle ihr am nötigen Fachwissen für die Beurteilung der Frage einer allfälligen Suggestion (Beschwerde S. 12 und 16). Darauf ist nicht einzutreten.
Die Vorinstanz erachtet die Aussagen des Opfers als glaubhaft. Zur Begründung hält sie unter anderem fest, dass es seine übereinstimmenden Ausführungen in den Videobefragungen ohne realen Hintergrund nicht zweimal hätte tätigen können. Seine Angaben, es habe sich wegen der Handlungen geschämt und sie hätten ihm im Herzen "weh getan", seien deliktstypisch. Die Äusserung, dass es den Beschwerdeführer anfänglich noch gern gehabt habe, bevor dieser derart gemein geworden sei, sei ein weiteres Indiz für die Glaubwürdigkeit des Opfers. Schliesslich verweist die Vorinstanz hinsichtlich des Erlebnisbezuges der Aussagen des Opfers auf die Ausführungen der ersten Instanz, wonach jene auch dadurch gestützt seien, dass auf dem Datenträger des Beschwerdeführers tatsächlich Nacktfotografien des Opfers sichergestellt worden seien. Auch die Angabe des Opfers, dass die Ehefrau des Beschwerdeführers jeweils beim "nordic walken" gewesen sei, sei belegt, weshalb ein realer Erlebnishintergrund gegeben sei (angefochtenes Urteil S. 6 ff., erstinstanzliche Akten GD 31 S. 19).
Die Vorinstanz durfte in willkürfreier antizipierter Beweiswürdigung, ohne Gehörsverweigerung, auf die Einholung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens über das Opfer verzichten. Sie hat das ihr in dieser Frage zustehende Ermessen nicht verletzt.
3.5.4 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe seine Verteidigungsrechte (Art. 32 Abs. 2 BV) verletzt. Sie habe sich in einer zentralen Frage auf einen Bericht gestützt, der die formellen Anforderungen gemäss § 23 StPO/ZG nicht erfülle. Dadurch sei sein Anspruch, dem Gutachter Fragen stellen zu dürfen, vereitelt worden (Beschwerde S. 17).
Der Bericht der Psychologin ist schon aus formellen Gründen kein Gerichtsgutachten bzw. Gutachten i.S.v. § 23 StPO/ZG, weshalb dem Beschwerdeführer nicht die Gelegenheit zur Stellung von (Ergänzungs-)Fragen zu gewähren war. Aus der Würdigung der Beweise im angefochtenen Entscheid geht zudem hervor, dass die Vorinstanz sich keineswegs in einer zentralen Frage auf den Bericht stützt. Vielmehr zieht sie diesen ergänzend zu ihrer Würdigung der erheblichen Beweise zu Rate. Die Rüge der Verletzung von Verteidigungsrechten ist unbegründet.
Der Bericht der Psychologin ist schon aus formellen Gründen kein Gerichtsgutachten bzw. Gutachten i.S.v. § 23 StPO/ZG, weshalb dem Beschwerdeführer nicht die Gelegenheit zur Stellung von (Ergänzungs-)Fragen zu gewähren war. Aus der Würdigung der Beweise im angefochtenen Entscheid geht zudem hervor, dass die Vorinstanz sich keineswegs in einer zentralen Frage auf den Bericht stützt. Vielmehr zieht sie diesen ergänzend zu ihrer Würdigung der erheblichen Beweise zu Rate. Die Rüge der Verletzung von Verteidigungsrechten ist unbegründet.
3.6 3.6.1 Der Beschwerdeführer rügt sodann, die Feststellung der Vorinstanz betreffend die Anzahl der sexuellen Übergriffe sei willkürlich. Es hätten nicht ca. 40, sondern lediglich drei bis vier Übergriffe stattgefunden. Die Vorinstanz habe sich einzig auf den mangelhaften Bericht zur Videobefragung abgestützt und die Videoaufnahme der Opferbefragung selbst nicht gesichtet. Im Bericht seien aber nur die Kernaussagen wörtlich protokolliert und die restlichen Aussagen bloss zusammengefasst wiedergegeben worden. Zudem habe die Vorinstanz ihre Kognition unzulässigerweise auf eine Willkürprüfung beschränkt (Beschwerde S. 17 ff.).
3.6.2 Die Vorinstanz erwägt, das Opfer habe ausgesagt, dass "es" praktisch jeden Mittwoch geschehen sei und die Vorfälle zu unterschiedlichen Tageszeiten stattgefunden hätten. Gestützt auf die Angaben des Opfers sei davon auszugehen, dass die Übergriffe stattfanden, als die Ehefrau des Beschwerdeführers dreimal an einem Nordic-Walking-Kurs teilnahm, und dass sich weitere Vorfälle ereigneten, als das Opfer ab ca. Mai 2005 bis spätestens 18. Mai 2006 wöchentlich beim Beschwerdeführer übernachtete (angefochtenes Urteil S. 11). Diese Feststellungen stimmen mit den Angaben des Opfers anlässlich seiner Einvernahmen überein. Es sagte hinsichtlich der Anzahl der Übergriffe aus, dass der Beschwerdeführer es etwa ab dem dritten Besuch bei ihm zu Hause [da] angefasst habe. Der Beschwerdeführer habe es meistens gemacht, wenn es bei ihm gewesen sei. Bezüglich der Tageszeit der Vorfälle sagte das Opfer aus, dass es darauf ankomme. Die Ehefrau sei am Arbeiten gewesen. Meistens sei es am Abend gewesen,... wenn sie beim "nordic walken" gewesen sei. Die Bemerkung in dem die Videobefragung zusammenfassenden Bericht, wonach die Übergriffe zu unterschiedlichen Tageszeiten stattgefunden hätten, gibt die Aussagen des Opfers nicht falsch wieder. Es ist daher nicht zu beanstanden, dass sich die Vorinstanz auf diesen Bericht abstützt. Ihre Feststellung, dass es insgesamt zu ca. 40 Übergriffen gekommen sei, trägt der Aussage des Opfers, wonach der Beschwerdeführer es meistens bei Gelegenheit der Besuche gemacht habe, gebührend Rechnung. Geht man im relevanten Zeitraum grundsätzlich von wöchentlichen Besuchen aus, ergeben sich 49 Vorfälle. Wenn die Vorinstanz insgesamt von etwa 40 Vorfällen ausgeht, hat sie die Aussage des Opfers, die Übergriffe seien meistens bei Gelegenheit der Besuche erfolgt, willkürfrei gewürdigt.
3.6.3 Aus dem Umstand, dass im vorinstanzlichen Urteil jeweils der Bericht der Kantonspolizei über die Videoeinvernahmen des Opfers zitiert wird, kann nicht geschlossen werden, dass sich die Beweiswürdigung der Vorinstanz nicht auch auf die eigene Sichtung der Videobefragungen stützt. Wie der Beschwerdeführer selber einräumt, kann aus der Videoaufzeichnung einer Einvernahme nur schwer zitiert werden. Er zeigt im Übrigen nicht auf, inwiefern der Polizeibericht die Opferaussagen unrichtig wiedergibt und sich dies zu seinem Nachteil ausgewirkt hat.
3.6.4 Der Beschwerdeführer bemängelt, dass die Vorinstanz ihre Überprüfungsbefugnis unzulässigerweise auf Willkür beschränkt habe, was eine formelle Rechtsverweigerung darstelle (Beschwerde S. 20).
Nach § 70 Abs. 3 StPO/ZG können mit der Berufung alle Mängel des Verfahrens und des Urteils angefochten werden. Die Berufung im zugerischen Strafprozess ist ein vollkommenes Rechtsmittel, weshalb der Rechtsmittelinstanz volle Kognition zusteht (Klaus Weber, Die Berufung im zugerischen Strafprozess, Dissertation Zürich 1978, S. 7). Die Vorinstanz hält fest, angesichts der Opferaussagen erweise sich die erstinstanzlich angenommene, "im obersten Bereich" anzusiedelnde Grössenordnung von ca. 40 sexuellen Übergriffen "nicht als willkürlich" (angefochtenes Urteil S. 11). Diese Bemerkung weist in der Tat darauf hin, dass die Vorinstanz ihre Überprüfungsbefugnis nicht vollständig ausgeschöpft haben könnte. Die Vorinstanz legt indessen in ihren Erwägungen ausführlich dar, weshalb einerseits die Vorbringen des Beschwerdeführers "nicht zu überzeugen" vermögen und andererseits sich das Opfer als "glaubwürdig erweist und auf seine glaubhaften Aussagen abgestellt werden kann" (angefochtenes Urteil S. 11). Sie kommt denn auch zum Schluss, dass die Beweiswürdigung der ersten Instanz und das damit verbundene Beweisergebnis "nicht zu beanstanden" sei (angefochtenes Urteil S. 11). Daraus wird ersichtlich, dass die Vorinstanz die Beweiswürdigung der ersten Instanz nicht nur auf Willkür, sondern frei überprüft hat. Die Rüge des Beschwerdeführers ist unbegründet.
4. 4.1 Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Strafzumessung und rügt eine Verletzung von Art. 47 StGB. Sein Wohlverhalten und seine hohe Strafempfindlichkeit seien gänzlich unberücksichtigt geblieben (Beschwerde S. 22 ff.). Er beantragt eine bedingte Geldstrafe von 120 Tagessätzen, woran die 36 Tage Untersuchungshaft anzurechnen seien.
4.2 Gemäss Art. 47 Abs. 1 StGB misst das Gericht die Strafe nach dem Verschulden des Täters zu. Es berücksichtigt das Vorleben, die persönlichen Verhältnisse und die Wirkung der Strafe auf das Leben des Täters. Das Verschulden wird gemäss Art. 47 Abs. 2 StGB nach der Schwere der Verletzung oder Gefährdung des betroffenen Rechtsguts, nach der Verwerflichkeit des Handelns, den Beweggründen und Zielen des Täters sowie danach bestimmt, wie weit der Täter nach den inneren und äusseren Umständen in der Lage war, die Gefährdung oder Verletzung zu vermeiden. Es liegt im Ermessen des Sachrichters, in welchem Umfang er die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Das Bundesgericht greift in die Strafzumessung nur ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen bzw. in Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat (BGE 134 IV 17 E. 2.1 S. 19 f.; 129 IV 6 E. 6.1 S. 20 f.; je mit Hinweisen).
4.3 Die Vorinstanz geht - mit Hinweis auf die Ausführungen der ersten Instanz - bei ihrer Strafzumessung zufolge Ideal- und Realkonkurrenz von einem erweiterten Strafrahmen von einer Geldstrafe von mindestens zwei Tagessätzen bis zu einer Freiheitsstrafe von 15 Jahren aus. Das Verschulden des vom Gutachter als voll schuldfähig beurteilten Beschwerdeführers qualifiziert sie bei den sexuellen Handlungen mit einem Kind als schwer, bei den sexuellen Nötigungen als erheblich und bei der Pornografie als deutlich untergeordnet. Der Beschwerdeführer habe während eines Jahres für die regelmässige Befriedigung seiner sexuellen Triebe das Vertrauensverhältnis zum Opfer schamlos missbraucht. Erschwerend komme hinzu, dass das Opfer zu Beginn der Vorfälle erst acht Jahre alt war. Auch die Auswirkungen der Taten auf die sexuelle und sonstige Entwicklung des Opfers seien zu berücksichtigen. Strafmindernd sei zu werten, dass der Beschwerdeführer keine Vorstrafen aufweise und in geordneten persönlichen Verhältnissen lebe. Das Teilgeständnis wirke sich nur leicht strafmindernd aus, da er einzig die aufgrund der Fotografien ohne weiteres nachweisbaren (minder schweren) Taten eingestanden habe. Die Vorinstanz hält sodann fest, die erste Instanz weise zu Recht auf den mehrjährigen Zeitablauf seit der letzten Tat und das damit gezeigte Wohlverhalten des Täters hin. Unter Verweis auf die diesbezüglichen Ausführungen der ersten Instanz gelte es nun zusätzlich den Zeitablauf und das Wohlverhalten des Beschwerdeführers seit der Ausfällung des erstinstanzlichen Urteils zu berücksichtigen (angefochtenes Urteil S. 16 ff., erstinstanzliche Akten GD 31 S. 34).
4.4 Der Beschwerdeführer macht geltend, die erste Instanz habe zwar den Zeitablauf seit seiner letzten Tat, entgegen einer Bemerkung der Vorinstanz aber nicht auch sein Wohlverhalten während dieser Zeit strafmindernd berücksichtigt. Die Vorinstanz ihrerseits habe sein Wohlverhalten seit der Ausfällung des erstinstanzlichen Urteils entgegen ihren Erwägungen in Tat und Wahrheit nicht zusätzlich berücksichtigt, was sich schon daraus ergebe, dass sie die gleich hohe Strafe ausgefällt habe wie die erste Instanz (Beschwerde S. 22).
Entgegen den Ausführungen des Beschwerdeführers und der kantonalen Instanzen stellt das Wohlverhalten seit der Tat in der Regel keine besondere Leistung dar. Die Straffreiheit während des hängigen Verfahrens ist grundsätzlich neutral zu werten (Urteile 6B_570/2010 vom 24. August 2010 E. 2.5; 6B_242/2008 vom 24. September 2008 E. 2.1.2; 6S.85/2006 vom 27. Juni 2006 E. 2.4). Im Übrigen hat die erste Instanz, auf deren Erwägungen die Vorinstanz verweist, den Zeitablauf seit der letzten Tat gerade deshalb strafmindernd berücksichtigt, weil der Beschwerdeführer sich in dieser Zeit wohl verhalten hat. Denn ohne ein solches Wohlverhalten, alleine wegen des Ablaufs von rund drei Jahren seit der letzten Tat, wäre eine Strafminderung von vornherein nicht in Betracht gekommen.
Dass die Vorinstanz die gleich hohe Strafe ausfällt wie die erste Instanz, bedeutet entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers nicht zwingend, dass sie sein Wohlverhalten seit der Ausfällung des erstinstanzlichen Urteils entgegen ihren Erwägungen in Tat und Wahrheit nicht auch strafmindernd berücksichtigt. Es ist möglich, dass sie ein anderes Strafzumessungskriterium stärker straferhöhend als die erste Instanz gewichtet und deshalb auf die gleich hohe Strafe wie diese kommt.
4.5 Die Vorinstanz hält fest, die erste Instanz habe das hohe Alter (damals 74-jährig) und den angeschlagenen Gesundheitszustand (Herzprobleme) des Beschwerdeführers berücksichtigt. Damit habe sie ihm indirekt eine hohe Strafempfindlichkeit zugebilligt. Infolgedessen habe sie den persönlichen Verhältnissen des Beschwerdeführers genügend Rechnung getragen (angefochtenes Urteil S. 18). Der Beschwerdeführer wendet ein, die erste Instanz sei entgegen den Erwägungen der Vorinstanz nicht, auch nicht indirekt, von einer hohen Strafempfindlichkeit ausgegangen. Indem die Vorinstanz die erstinstanzliche Strafe bestätigt habe, habe sie ihrerseits (irrtümlich) die aus dem fortgeschrittenen Alter und den Herzproblemen resultierende hohe Strafempfindlichkeit nicht strafmindernd berücksichtigt (Beschwerde S. 23 f.).
Die Strafempfindlichkeit des Täters fällt als strafmindernder Faktor nur in Betracht, wenn Abweichungen vom Grundsatz einer einheitlichen Leidempfindlichkeit geboten sind, wie etwa bei Gehirnverletzungen, Schwerkranken oder Taubstummen (Urteile 6S.9/2004 vom 9. September 2004 E. 3 und 6S.703/1995 vom 26. März 1996 E. 2.c; je mit Hinweisen; Hans Wiprächtiger, in: Basler Kommentar, Strafrecht I, 2. Aufl. 2007, N. 117 zu Art. 47 StGB). Ein solch aussergewöhnlicher Umstand ist vorliegend nicht gegeben. Die Vorinstanz hat somit kein Bundesrecht verletzt, wenn sie aus dem zufolge von Herzproblemen angeschlagenen Gesundheitszustand des Beschwerdeführers nicht auf eine hohe Strafempfindlichkeit schloss.
Allerdings ist die Strafempfindlichkeit des Beschwerdeführers aufgrund seines fortgeschrittenen Alters (Jahrgang 1935) erheblich erhöht (BGE 92 IV 201 E. Id S. 205 mit Hinweis).
4.6 Ob die kantonalen Instanzen dem Alter genügend Rechnung getragen haben, kann hier dahingestellt bleiben. Denn die ausgefällte Freiheitsstrafe von 30 Monaten ist jedenfalls im Ergebnis bundesrechtlich nicht zu beanstanden. Im Übrigen ist darauf hinzuweisen, dass die Vorinstanz im neuen Verfahren, das sie zufolge der Gutheissung der Beschwerde wegen Verletzung des Anklagegrundsatzes durchzuführen hat, die Strafe nach Massgabe der im Zeitpunkt der Ausfällung des neuen Urteils herrschenden Umstände bemessen wird.
5. 5.1 Der Beschwerdeführer beanstandet, dass die Vorinstanz die Beurteilung seiner Rückfallgefahr und der Notwendigkeit bzw. Zweckmässigkeit der ambulanten Massnahme sowie die Strafzumessung auf ein im Urteilszeitpunkt mehr als zweieinhalbjähriges und somit veraltetes Gutachten abgestützt habe. In der Zeit zwischen seiner Entlassung aus der Untersuchungshaft und der Berufungsverhandlung hätten sich verschiedene Umstände ergeben, die sich insbesondere auf die Frage der Rückfallgefahr ausgewirkt hätten (Beschwerde S. 22 ff.).
5.2 Zur Beantwortung der Frage, ob ein früheres Gutachten hinreichend aktuell ist, ist nicht primär auf das formelle Kriterium des Alters des Gutachtens abzustellen. Massgeblich ist vielmehr die materielle Frage, ob Gewähr dafür besteht, dass sich die Ausgangslage seit der Erstellung des Gutachtens nicht gewandelt hat. Soweit ein früheres Gutachten mit Ablauf der Zeit und zufolge veränderter Verhältnisse an Aktualität eingebüsst hat, sind neue Abklärungen unabdingbar (BGE 134 IV 246 E. 4.3 S. 254 mit Hinweisen).
5.3 Das von der Vorinstanz berücksichtigte Gutachten datiert vom 4. Oktober 2007. Der Gutachter, Dr. med. pract. C._, diagnostizierte beim Beschwerdeführer zweifelsfrei eine mittelgradige Störung der sexuellen Präferenz in Form einer homosexuellen Pädophilie (ICD-10: F65.4). Es sei bezüglich aller ihm vorgeworfenen Straftaten von einer vollen Schuldfähigkeit auszugehen. Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen den ihm vorgeworfenen pädophil-motivierten Straftaten und der diagnostizierten Störung der Sexualpräferenz müsse von einer erhöhten Rückfallgefahr ausgegangen werden, solange diese Störung nicht erfolgreich behandelt worden sei. Allerdings sei durch das Strafverfahren und das Bekanntwerden der devianten Triebanteile des Beschwerdeführers in seinem familiären und potentiell weiteren Umfeld eine hohe Abschreckungswirkung anzunehmen, welche das Risiko allfälliger neuerlicher Tat- oder Vorbereitungshandlungen vermindern würde. Solange er in seinem künftigen Nahumfeld keine leicht verfügbaren, durch ihn kontrollierbaren Kinder habe, sei gesamtwürdigend von einem eher niedrigen konkreten Rückfallrisiko auszugehen. Es bestehe aber eine deutlich erhöhte Rückfallgefahr für den Fall, dass er zu einem späteren Zeitpunkt mit Knaben in der entsprechenden Altersklasse in einem längerfristigen, regelmässigen Kontakt ohne Kontrollmöglichkeit stehen sollte. Der Gutachter legt weiter dar, dass es für Störungen in der Sexualpräferenz anerkannte psychotherapeutische Behandlungsmodelle gebe. Die Behandlung sei jedoch als langwierig und schwierig einzustufen. Weil durch eine erfolgreiche Behandlung das Risiko neuer Straftaten aber zumindest vermindert werden könne, werde aus forensisch-psychiatrischer Sicht die Anordnung einer ambulanten Massnahme im Sinne von Art. 63 StGB empfohlen (vorinstanzliche Akten D 2/6/9 S. 40 ff.).
5.4 Die Vorbringen des Beschwerdeführers, das Verfahren habe ihn ganz massiv betroffen, die erstandene Untersuchungshaft sei zu einer ernsthaften Bedrohung seiner Gesundheit geworden und die gegen ihn erhobenen Vorwürfe hätten Auswirkungen auf seine Familie gehabt, lassen das nun dreijährige Gutachten nicht als nicht mehr hinreichend aktuell für die Beurteilung seiner Rückfallgefahr und der Notwendigkeit einer ambulanten Massnahme erscheinen (Beschwerde S. 24 f.). Die vom Beschwerdeführer angeführten Umstände wurden bereits im Gutachten weitgehend berücksichtigt. So nahm der Gutachter z.B. eine hohe Abschreckungswirkung durch das Strafverfahren, die Untersuchungshaft und die Reaktionen von Familienangehörigen sowie Bekannten an. Inwiefern das Alter des Gutachtens für die Frage der Schuldfähigkeit von Bedeutung sein könnte, ist nicht ersichtlich. Folglich ist nicht zu beanstanden, dass die Vorinstanz sich auf das Gutachten vom 4. Oktober 2007 abstützt.
6. Die Beschwerde ist teilweise gutzuheissen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zug, Strafrechtliche Abteilung, vom 18. Mai 2010 aufzuheben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Im Übrigen ist die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist.
Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer leicht reduzierte Gerichtskosten in der Höhe von Fr. 3'500.-- zu zahlen. Der Kanton Zürich hat ihm eine reduzierte Parteientschädigung von Fr. 500.-- auszurichten.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zug vom 18. Mai 2010 aufgehoben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückgewiesen. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 3'500.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Der Kanton Zug hat dem Beschwerdeführer eine Parteientschädigung von Fr. 500.-- zu zahlen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zug, Strafrechtliche Abteilung, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 18. November 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Pasquini