Sachverhalt:
A.
A._ zwang das Opfer am 6. Oktober 2011 zwischen 21.00 Uhr und 22.15 Uhr, nachdem er ihm ein zirka 12 cm langes Messer an die Kehle gehalten und ihm damit eine oberflächliche Schnittwunde zugefügt hatte, zur Vornahme sowie Duldung verschiedener sexueller Handlungen, unter anderem des Geschlechtsverkehrs.
Ferner hielt sich A._ trotz gültiger Einreisesperre zirka von März 2009 bis am 24. November 2011 widerrechtlich in der Schweiz auf, wobei er während zirka eines Jahres auch arbeitete.
B.
Das Bezirksgericht Affoltern verurteilte A._ am 24. November 2014 wegen qualifizierter Vergewaltigung, mehrfacher qualifizierter sexueller Nötigung sowie Widerhandlung gegen das Ausländergesetz zu einer Freiheitsstrafe von neun Jahren und ordnete die Verwahrung an. Ferner entschied es über die Zivilforderungen des Opfers.
Das Obergericht des Kantons Zürich stellte am 18. Oktober 2016 fest, dass das Urteil des Bezirksgerichts teilweise in Rechtskraft erwachsen ist. Es bestrafte A._ mit einer Freiheitsstrafe von 8 1⁄2 Jahren (Dispositivziffer 1) und sah von der Anordnung einer Verwahrung sowie einer therapeutischen Massnahme ab (Dispositivziffer 3). Ferner verpflichtete es A._, dem Opfer eine zu verzinsende Genugtuung von Fr. 12'000.-- zu bezahlen (Dispositivziffer 4).
Das Bundesgericht hiess die von der Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich erhobene Beschwerde in Strafsachen am 16. Oktober 2017 teilweise gut, hob die Dispositivziffer 3 des obergerichtlichen Urteils auf und wies die Sache zu neuer Beurteilung an das Obergericht zurück (Verfahren 6B_281/2017).
C.
Das Obergericht des Kantons Zürich ordnete mit Urteil vom 27. April 2020 die Verwahrung von A._ an.
D.
A._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, das obergerichtliche Urteil sei aufzuheben und es sei auf die Anordnung einer Verwahrung zu verzichten, eventualiter sei die Sache zur Einholung eines neuen Gutachtens und zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Für den Fall des Unterliegens ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
E.
Das Obergericht verzichtet auf eine Stellungnahme. Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen, eventualiter sei sie im Eventualantrag gutzuheissen.

Erwägungen:
1.
1.1. Der Beschwerdeführer rügt, die Voraussetzungen für die Anordnung einer Verwahrung seien nicht erfüllt. Einerseits fehle es an einer schwer ausgeprägten psychischen Störung, andererseits liege keine qualifizierte Gefährlichkeit vor. Schliesslich sei die Verwahrung nicht verhältnismässig. Die Vorinstanz verfalle in Willkür, indem sie bei ihrer Würdigung auf das nicht schlüssige und den gesetzlichen Anforderungen nicht genügende aktuelle Gutachten abstelle, das sich trotz bindender Anweisung des Bundesgerichts nicht zur Relevanz äussere. Im Gegensatz zum durchwegs schlüssigen und nachvollziehbaren Gutachten aus dem Jahr 2012 komme der Sachverständige im aktuellen Gutachten zum Schluss, die dissoziale Persönlichkeitsstörung sei schwer ausgeprägt. Inwiefern die Persönlichkeitsproblematik zwischen 2012 und 2018 zugenommen haben bzw. weshalb sie nun durch das Gericht anders bewertet werden soll, werde im vorliegenden Gutachten nicht nachvollziehbar dargelegt. Auch berücksichtige der aktuelle Sachverständige die positiven Entwicklungen in den letzten Jahren nicht hinreichend. Schliesslich sei das aktuelle Gutachten widersprüchlich. Insgesamt sei nicht nachvollziehbar, weshalb die Persönlichkeitsstörung des Beschwerdeführers nun im Widerspruch zu allen bisherigen Begutachtungen als schwere psychische Störung beurteilt werde. Ferner verletze die Vorinstanz ihre Begründungspflicht und seinen Anspruch auf rechtliches Gehör, da sie sich nicht hinreichend mit seiner Kritik am Gutachten auseinandersetze und sich nicht zu der Frage äussere, ob bei ihm eine anhaltende oder langdauernde psychische Störung vorliege. Insgesamt verletze das vorinstanzliche Urteil Art. 64 Abs. 1 lit. b und Art. 369 Abs. 7 StGB, <ref-law> sowie Art. 5 Abs. 2, Art. 9 und <ref-law>.
1.2. Die Vorinstanz prüft zunächst, ob die Voraussetzungen für die Anordnung einer stationären therapeutischen Behandlung von psychischen Störungen vorliegen. Sie erwägt, der Sachverständige habe in seinem psychiatrischen Gutachten vom 16. Oktober 2018 und dessen Ergänzung vom 13. Januar 2020 nachvollziehbar und schlüssig aufgezeigt, dass beim Beschwerdeführer eine dissoziale Persönlichkeitsstörung mit deutlich ausgeprägten psychopathischen Zügen vorliege und diese als schwerwiegende psychische Störung im Sinne von <ref-law> anzusehen sei. Die Straftaten des Beschwerdeführers stünden mit der schweren dissozialen Persönlichkeitsstörung in engem Zusammenhang. Da die Störung auch einer Behandlung bedürfe, sei das Behandlungsbedürfnis des Beschwerdeführers im Sinne von <ref-law> zu bejahen. Auch zeige das Gutachten nachvollziehbar und schlüssig auf, dass seitens des Beschwerdeführers aufgrund seiner schwerwiegenden dissozialen Persönlichkeitsstörung eine hohe (deutliche) Gefahr der Begehung weiterer Straftaten wie Raub, Körperverletzung und auch Sexualstraftaten bestehe. Hingegen seien gestützt auf die gutachterliche Einschätzung insbesondere die Massnahmenfähigkeit, jedoch auch die Massnahmenwilligkeit des Beschwerdeführers zu verneinen. Damit bleibe kein Raum, eine therapeutische Massnahme im Sinne von <ref-law> anzuordnen (Urteil S. 13 ff.).
Hinsichtlich der Voraussetzung der Verwahrung führt die Vorinstanz aus, der Beschwerdeführer habe durch die Vergewaltigung die sexuelle Integrität des Opfers schwer beeinträchtigt, womit eine Anlasstat im Sinne von <ref-law> vorliege. Der Sachverständige bejahe eine qualifizierte Gefährlichkeit des Beschwerdeführers aufgrund der schwerwiegenden dissozialen Persönlichkeitsstörung. Die vom Beschwerdeführer ausgehende Gefahr zur Begehung neuerlicher Gewaltstraftaten wie Raub, Körperverletzung und auch Sexualstraftaten sei als deutlich einzustufen. Das Gutachten habe nachvollziehbar aufgezeigt, dass die Frage, wie die Wahrscheinlichkeit einzuschätzen sei, dass der Beschwerdeführer weitere Straftaten begehen könnte, nur ganzheitlich betrachtet und beantwortet werden könne. Die Frage, wie stark sich die aus dem Strafregister gelöschten Straftaten realprognostisch noch auswirken, könne nicht beantwortet werden. Könne der Gutachter diese Abgrenzung nicht vornehmen, sei auch das Gericht - dem die entsprechenden Fachkenntnisse fehlten - dazu nicht in der Lage. Die vom Beschwerdeführer ausgehende Gefährlichkeit könne deshalb auch vom Gericht nur in einer Gesamtbetrachtung gewürdigt werden. Nachdem vom Beschwerdeführer eine qualifizierte Gefährlichkeit ausgehe, welche die öffentliche Sicherheit ernsthaft gefährde und der nur durch die Verwahrung begegnet werden könne, sei das Vorliegen einer negativen Legalprognose im Sinne von <ref-law> zu bejahen. Da auch eine Massnahme nach <ref-law> keinen Erfolg verspreche, seien die Voraussetzungen für die Anordnung einer Verwahrung im Sinne von <ref-law> gegeben. Der Beschwerdeführer sei deshalb zu verwahren (Urteil S. 29 ff.).
1.3.
1.3.1. Gemäss <ref-law> ordnet das Gericht gegenüber dem Täter, der eine der in dieser Bestimmung umschriebenen Straftaten begangen hat, die Verwahrung an, wenn aufgrund der Persönlichkeitsmerkmale des Täters, der Tatumstände und seiner gesamten Lebensumstände ernsthaft zu erwarten ist, dass er weitere Taten dieser Art begeht (lit. a) oder wenn aufgrund einer anhaltenden oder langdauernden psychischen Störung von erheblicher Schwere, mit der die Tat in Zusammenhang stand, ernsthaft zu erwarten ist, dass der Täter weitere Taten dieser Art begeht und die Anordnung einer Massnahme nach <ref-law> keinen Erfolg verspricht (lit. b).
Einschränkungen von Grundrechten müssen verhältnismässig sein (<ref-law>). Der Grundsatz der Verhältnismässigkeit gilt im gesamten Massnahmenrecht, sowohl bei der Anordnung von Massnahmen als auch bei den Folgeentscheidungen. Er wird im Strafgesetzbuch konkretisiert. Die Anordnung einer Massnahme setzt nach <ref-law> voraus, dass der mit ihr verbundene Eingriff in die Persönlichkeitsrechte des Täters im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit und Schwere weiterer Straftaten nicht unverhältnismässig ist. Der Verhältnismässigkeitsgrundsatz verlangt, dass die Sicherheitsbelange der Allgemeinheit und der Freiheitsanspruch des Betroffenen als wechselseitiges Korrektiv gesehen und im Einzelfall gegeneinander abgewogen werden (<ref-ruling> E. 5.4 S. 112 mit Hinweisen).
Das Gericht stützt sich bei seinem Entscheid über die Anordnung einer Massnahme auf eine sachverständige Begutachtung (<ref-law>). Es beurteilt die Schlüssigkeit eines Gutachtens frei (<ref-law>) und ist nicht an den Befund oder die Stellungnahme des Sachverständigen gebunden. Es hat vielmehr zu prüfen, ob sich aufgrund der übrigen Beweismittel und der Parteivorbringen ernsthafte Einwände gegen die Schlüssigkeit der gutachterlichen Darlegungen aufdrängen (vgl. <ref-ruling> E. 2.1.3 S. 53; <ref-ruling> E. 6.6.1 S. 315, 369 E. 6.1 S. 372 f.; je mit Hinweisen).
1.3.2. Der verfassungsmässige Gehörsanspruch (<ref-law>) verlangt, 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. Dabei ist es nicht erforderlich, dass sie sich mit allen Parteistandpunkten einlässlich auseinandersetzt und jedes einzelne Vorbringen ausdrücklich widerlegt. Vielmehr kann sie 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. In diesem Sinne müssen wenigstens kurz die Überlegungen genannt werden, von denen sich die Behörde hat leiten lassen und auf die sich ihr Entscheid stützt (<ref-ruling> E. 5.2 S. 70 f. mit Hinweisen).
1.3.3. Im Falle eines bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids hat die mit der neuen Entscheidung befasste Instanz ihrem Urteil die rechtliche Beurteilung, mit der die Rückweisung begründet wird, zugrunde zu legen. Jene bindet auch das Bundesgericht, falls ihm die Sache erneut unterbreitet wird. Aufgrund dieser Bindungswirkung ist es den erneut mit der Sache befassten Gerichten wie auch den Parteien - abgesehen von allenfalls zulässigen Noven - verwehrt, der Überprüfung einen anderen als den bisherigen Sachverhalt zugrunde zu legen oder die Sache unter rechtlichen Gesichtspunkten zu prüfen, die im Rückweisungsentscheid ausdrücklich abgelehnt oder überhaupt nicht in Erwägung gezogen worden sind. Die neue Entscheidung der kantonalen Instanz ist demnach auf diejenige Thematik beschränkt, die sich aus den bundesgerichtlichen Erwägungen als Gegenstand der neuen Beurteilung ergibt. Das Verfahren wird nur insoweit neu in Gang gesetzt, als dies notwendig ist, um den verbindlichen Erwägungen des Bundesgerichts Rechnung zu tragen (<ref-ruling> E. 5.2.1 S. 220; <ref-ruling> E. 4.2.1 S. 470; <ref-ruling> E. 2 S. 335 f.; Urteil 6B_463/2019 vom 6. August 2019 E. 1.2; je mit Hinweisen).
1.3.4. Entscheide, die der Beschwerde an das Bundesgericht unterliegen, müssen namentlich die massgebenden Gründe tatsächlicher und rechtlicher Art enthalten (<ref-law>). Aus dem Entscheid muss klar hervorgehen, von welchem festgestellten Sachverhalt die Vorinstanz ausgegangen ist und welche rechtlichen Überlegungen sie angestellt hat. Genügt der Entscheid diesen Anforderungen nicht, so kann das Bundesgericht ihn in Anwendung von <ref-law> an die kantonale Behörde zur Verbesserung zurückweisen oder aufheben. Hingegen steht es ihm nicht zu, sich an die Stelle der Vorinstanz zu setzen, die ihrer Aufgabe nicht nachgekommen ist (<ref-ruling> E. 1.2.1 S. 245 f.; Urteile 6B_1327/2019 vom 26. August 2020 E. 1.3.2; 6B_48/2019 vom 9. August 2019 E. 2.7).
1.4.
1.4.1. Das Bundesgericht ist im Rückweisungsurteil zur Ansicht gelangt, dass aus dem forensisch-psychiatrischen Gutachten vom 19. Juli 2012 (nachfolgend: Gutachten 2012, kantonale Akten, act. 26/16) und dessen Ergänzung vom 25. Juli 2013 (nachfolgend: Ergänzung Gutachten 2012, kantonale Akten, act. 168), auf das sich die Vorinstanz bei der Prüfung der Anordnung der Verwahrung in ihrem ersten Urteil stützte, nicht hervorging, inwiefern die Tötung, der Raub und der Diebstahl des Beschwerdeführers aus dem Jahr 1999, die im Strafregister nicht mehr ersichtlich sind, mit den neu zu beurteilenden (und den jüngeren, noch im Strafregister aufgeführten) Delikten in Zusammenhang stehen und wie stark sie sich noch realprognostisch auswirken. Das Bundesgericht forderte daher die Vorinstanz auf, die entsprechenden Fragen einer sachverständigen Person zu unterbreiten und gestützt auf das (Ergänzungs-) Gutachten neu über die Anordnung der Verwahrung zu befinden (Urteil 6B_281/2017 vom 16. Oktober 2017 E. 2.4.3).
Nachdem die Vorinstanz zunächst ein Ergänzungsgutachten beim bisherigen Sachverständigen einholen wollte, beauftragte sie gestützt auf den Antrag des Beschwerdeführers, es sei ein unabhängiger, nicht vorbefasster Gutachter zu bestellen, einen neuen Sachverständigen mit der Erstellung eines umfassenden Gutachtens über den körperlichen und geistigen Zustand des Beschwerdeführers sowie über die Zweckmässigkeit einer Massnahme nach den Art. 56 bis 64 StGB (Urteil S. 7). Das Gutachten datiert vom 16. Oktober 2018 (nachfolgend: Gutachten 2018, kantonale Akten, act. 518); am 13. Januar 2020 ergänzte der Sachverständige sein Gutachten (nachfolgend Ergänzung Gutachten 2018, kantonale Akten, act. 558).
1.4.2. Die Vorinstanz prüft das aktuelle Gutachten auf seine Schlüssigkeit und setzt sich dabei mit den Vorbringen des Beschwerdeführers auseinander. Sie gelangt zu der Erkenntnis, dass das Gutachten 2018 und dessen Ergänzung nachvollziehbar sowie schlüssig sind und stellt darauf ab (Urteil S. 14 ff.). Bei ihrer Würdigung geht die Vorinstanz jedoch an keiner Stelle auf das Gutachten 2012 sowie dessen Ergänzung ein und legt nicht dar, weshalb sie einzig auf das aktuelle Gutachten abstellt. Eine solche Auseinandersetzung drängt sich insbesondere deshalb auf, weil die beiden Sachverständigen im Zusammenhang mit der psychischen Störung des Beschwerdeführers zu unterschiedlichen Einschätzungen gelangen. Zwar stellen sie beim Beschwerdeführer übereinstimmend die Diagnose einer dissozialen Persönlichkeitsstörung und attestieren ihm ausgeprägte psychopathische Züge, wobei im Gutachten 2012 von insgesamt 29 Punkten beim PCL-R ausgegangen wird (Gutachten 2012 S. 53 ff.; Ergänzung Gutachten 2012 S. 2) und im Gutachten 2018 von 28 Punkten (Ergänzung Gutachten 2018 S. 2 ff.). Unterschiedlich bewerten die Sachverständigen hingegen den Krankheitswert und die Schwere der beim Beschwerdeführer diagnostizierten Störung. Während der erste Sachverständige zur Ansicht gelangte, die Auswirkungen der Persönlichkeitsstörung auf die psychosoziale Leistungsfähigkeit des Beschwerdeführers seien aktuell nicht als gravierend einzuschätzen und die Störung sei nicht als eine schwerwiegende psychische Störung im Sinne der Art. 59 - 61 und 63 StGB aufzufassen (Gutachten 2012 S. 72 f.; Ergänzung Gutachten 2012 S. 3 f.), führt der zweite Sachverständige aus, die Störung müsse als eine schwere psychische Störung angesehen werden, die den Beschwerdeführer bis anhin in einer sowohl sozial- als auch legalkonform adäquaten Lebensbewältigung beeinträchtigt habe (Gutachten 2018 S. 65; Ergänzung Gutachten 2018 S. 6 ff.).
Die Einholung eines zweiten Gutachtens führt nicht dazu, dass das erste unbeachtlich wird, zumal das Bundesgericht sich im Rückweisungsurteil - mangels entsprechender Rügen - nicht zur Schlüssigkeit des Gutachtens 2012 äusserte und entsprechend keine umfassende neue Begutachtung des Beschwerdeführers forderte. Die Vorinstanz hätte sich im Rahmen der Beweiswürdigung mit beiden Gutachten auseinandersetzen und begründen müssen, weshalb sie auf das eine oder andere abstellt (vgl. MARIANNE HEER, in: Basler Kommentar, Strafrecht, Bd. I, 4. Aufl. 2019, N. 74a zu <ref-law>). Nicht zu beanstanden ist, wenn ein Gericht bei widersprüchlichen Gutachten auf das spätere Gutachten abstellt, sofern der zweite Sachverständige in Kenntnis des ersten Gutachtens und nach einlässlicher Auseinandersetzung mit diesem zu seiner Einschätzung gelangte (vgl. Urteil 6B_162/2007 vom 21. August 2007 E. 6.4). Indem die Vorinstanz sich jedoch überhaupt nicht mit dem Gutachten 2012 sowie dessen Ergänzung auseinandersetzt und nicht begründet, weshalb sie auf das aktuelle Gutachten abstellt, verletzt sie ihre Begründungspflicht, den Anspruch des Beschwerdeführers auf rechtliches Gehör sowie <ref-law>.
Gleiches gilt, soweit sie sich nicht dazu äussert, ob die Anordnung einer Verwahrung verhältnismässig ist (vgl. <ref-law>). Mangels entsprechender Ausführungen ist es dem Bundesgericht nicht möglich zu beurteilen, ob sich die Vorinstanz bei der Prüfung der Verhältnismässigkeit von zutreffenden Überlegungen hat leiten lassen. Sie wird sich in ihrem neuen Urteil auch mit der Frage der Verhältnismässigkeit ausführlich auseinandersetzen müssen.
1.4.3. Der Beschwerdeführer bringt schliesslich zutreffend vor, dass sich das Gutachten 2018 und dessen Ergänzung trotz der Anweisung des Bundesgerichts im Rückweisungsurteil nicht dazu äussert, wie stark sich die aus dem Strafregister entfernten Vorstrafen noch realprognostisch auswirken. Wie die Vorinstanz ausführlich darlegt, begründet der zweite Sachverständige sowohl im Gutachten wie auch in dessen Ergänzung, dass es seines Erachtens im vorliegenden Fall nicht möglich sei, diese Frage zu beantworten (Urteil S. 22 ff.; Gutachten 2018 S. 61, 69 f.; Ergänzung Gutachten 2018 S. 8 f.). Sie stellt in der Folge dennoch auf das Gutachten 2018 ab. Um der Bindungswirkung des bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids nachzukommen, wäre die Vorinstanz indessen verpflichtet gewesen, zu dieser Frage die Meinung eines weiteren Sachverständigen einzuholen.
1.4.4. Die Vorinstanz wird die Frage, inwiefern die Tötung, der Raub und der Diebstahl des Beschwerdeführers aus dem Jahr 1999, die im Strafregister nicht mehr ersichtlich sind, mit den neu zu beurteilenden (und den jüngeren, noch im Strafregister aufgeführten) Delikten in Zusammenhang stehen und wie stark sie sich noch realprognostisch auswirken, einer weiteren (oder der ersten) sachverständigen Person unterbreiten und gestützt auf das Ergänzungsgutachten neu über die Anordnung der Verwahrung befinden müssen. Sollte sie zur Ansicht gelangen, dass sie hinsichtlich der Frage des Krankheitswerts und der Schwere der Störung des Beschwerdeführers auf ein Obergutachten angewiesen ist, steht es ihr frei, wiederum ein vollumfängliches Gutachten einzuholen. Dabei ist sie einerseits auf das Beschleunigungsgebot und andererseits auf den Umstand hinzuweisen, dass die Beurteilung, ob eine vom psychiatrischen Sachverständigen diagnostizierte psychische Störung als schwer im Sinne von <ref-law> zu qualifizieren ist, als Rechtsfrage dem Gericht obliegt (vgl. Urteile 6B_606/2020 vom 10. September 2020 E. 3.4.2; 6B_115/2020 vom 30. April 2020 E. 1.3.1; 6B_1163/2018 vom 14. Dezember 2018 E. 2.4.2; 6B_643/2018 vom 5. September 2018 E. 1.4; je mit Hinweisen).
2.
Die Beschwerde ist gutzuheissen und das obergerichtliche Urteil aufzuheben. Da es nach dem Gesagten an massgeblichen tatsächlichen Feststellungen fehlt, kann, entgegen dem Antrag des Beschwerdeführers, kein reformatorischer Entscheid ergehen. Die Sache ist daher zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Es sind keine Gerichtskosten zu erheben (Art. 66 Abs. 1 und 4 BGG). Der Kanton Zürich hat den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren angemessen zu entschädigen (Art. 68 Abs. 1 und 2 BGG). Die Entschädigung ist praxisgemäss seinem Rechtsvertreter auszurichten. Damit wird das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung gegenstandslos.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird gutgeheissen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 27. April 2020 aufgehoben und die Sache zur neuen Entscheidung an das Obergericht zurückgewiesen.
2.
Es werden keine Kosten erhoben.
3.
Der Kanton Zürich hat dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers, Rechtsanwalt Tobias Gähwiler, für das bundesgerichtliche Verfahren eine Parteientschädigung von Fr. 3'000.-- auszurichten.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer und B._ schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 25. November 2020
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Die Gerichtsschreiberin: Andres