Faits: A. A teneur de l'acte d'accusation dressé par le Ministère public du canton de Genève le 28 septembre 2011, il est notamment reproché à X._ d'avoir commis des actes d'ordre sexuel avec l'enfant A.Y._, née le 9 septembre 2006, à trois occasions, soit: 1) un dimanche du mois d'août 2008, au domicile de X._; 2) un soir du mois de septembre 2008, au domicile de la famille Y._; 3) le 18 janvier 2009, au domicile de X._. A teneur de la plainte pénale et des actes d'enquêtes, ces derniers faits se sont déroulés au domicile de la famille Y._. Par jugement du 1 er novembre 2012, le Tribunal de police de la République et canton de Genève a reconnu X._ coupable d'actes d'ordre sexuel avec des enfants et d'actes d'ordre sexuel commis sur une personne incapable de discernement ou de résistance, pour les évènements figurant aux chiffres 1 et 2 de l'acte d'accusation du 28 septembre 2011. Il l'a condamné à une peine privative de liberté de 12 mois dont 6 fermes, le solde avec sursis et délai d'épreuve de 5 ans, sous déduction de la détention subie avant jugement. Le Tribunal de police a par ailleurs acquitté X._ des faits visés sous chiffre 3 de l'acte d'accusation, en raison de l'erreur liée au lieu de commission des faits, nonobstant son intime conviction de leur réalisation. Il l'a en outre condamné à payer à B.Y._ et C.Y._, parents de la victime, la somme de 3'000 fr. plus intérêts à 5% au 1 er août 2008 au titre de réparation du tort moral ainsi qu'à une participation à leurs honoraires d'avocat. B. Saisie d'un appel principal de X._ et des appels joints du Ministère public et de A.Y._, la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice genevoise a, par décision incidente du 28 janvier 2013, fait droit à la demande du Ministère public, tendant à la correction de l'acte d'accusation. Ce dernier a été corrigé le 6 février 2013, en ce sens que les faits figurant sous son chiffre 3 se sont déroulés au domicile des Y._. Par arrêt 1B_90/2013 du 12 mars 2013, le Tribunal fédéral a prononcé l'irrecevabilité du recours formé par X._ contre la décision incidente du 28 janvier 2013, au motif que le recourant n'avait pas démontré l'existence d'un préjudice irréparable. Par arrêt du 30 mai 2013, la Chambre pénale d'appel a annulé le jugement de première instance, acquitté X._ s'agissant des faits visés sous chiffres 1 et 2 de l'acte d'accusation et l'a reconnu coupable d'actes d'ordre sexuel avec des enfants et actes d'ordre sexuel commis sur une personne incapable de discernement ou de résistance, pour les faits visés au chiffre 3 de l'acte d'accusation du 28 septembre 2011, corrigé le 6 février 2013. Elle l'a condamné à une peine pécuniaire de 180 jours-amende à 50 fr, avec sursis et délai d'épreuve de 4 ans, sous déduction de la détention subie. Pour le reste, elle a confirmé le jugement de première instance en reformulant le dispositif. C. X._ forme un recours en matière pénale contre cette décision. Il conclut, sous suite de frais et dépens, à la réforme du jugement dans le sens de son acquittement des faits reprochés sous chiffre 3 de l'acte d'accusation, à la condamnation de la partie plaignante à lui verser une indemnité pour tort moral ainsi qu'à une indemnisation pour la détention subie. Subsidiairement, il conclut à l'annulation de la décision et au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour qu'elle statue à nouveau. 