Faits: A. Par jugement du 25 janvier 2010, le Tribunal du IIème arrondissement pour le district de Sion a reconnu X._ coupable de viols, tentative de viol et contraintes sexuelles. Il l'a condamné à une peine privative de liberté de cinq ans, sous déduction de la détention avant jugement, et l'a soumis à une mesure d'internement selon l'art. 64 al. 1 CP. B. Statuant sur appel le 4 juillet 2011, la Cour pénale II du Tribunal cantonal valaisan a confirmé le jugement de première instance. En résumé, elle a retenu les faits suivants : Z._ a fait la connaissance de X._ lors de visites qu'elle rendait à un codétenu aux Établissements St-Jean du Landeron, où X._ était incarcéré depuis 2005. Dès décembre 2006, X._ a bénéficié de congés accompagnés. Z._ a fonctionné comme accompagnante le 18 avril 2007 pour la première fois. Alors qu'ils étaient chez elle, X._, qui avait bu, l'a empoignée par le poignet gauche et a voulu l'emmener de force dans la chambre à coucher en vue de pratiquer une relation sexuelle. Il a clairement indiqué sa volonté de faire l'amour avec Z._, qui a résisté en se tenant au cadre de la porte et en criant sa peur. La porte d'entrée était grande ouverte, de sorte que X._ n'a pas insisté et est parti avec la voiture de Z._. Arrivé à Sion, X._ a demandé sa route à Y._, lui précisant qu'il venait d'avoir des problèmes avec sa copine. Y._ lui a proposé de venir chez elle. X._ a pleuré et a parlé avec Y._. Etant fatigué, il lui a dit qu'il ne pouvait pas conduire et l'a suppliée de lui prêter un coin de son lit. Vers 2 heures du matin, il a contraint Y._ à l'acte sexuel. Il a tiré le pantalon qu'elle retenait, se mettant à genoux sur elle, et lui a écarté les jambes. Il lui a asséné un « coup de boule » au front qui l'a « sonnée » et l'a pénétrée, puis sodomisée. Il l'a ensuite contrainte à faire des fellations. Y._ a eu très mal, elle pleurait et était complètement « nase ». Plus tard, ne parvenant pas à s'endormir, X._ est allé chercher un préservatif et a pénétré Y._ une nouvelle fois. C. Contre l'arrêt cantonal, X._ dépose un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. Il conclut à la réforme de l'arrêt attaqué en ce sens qu'il soit acquitté. Il dénonce une violation du fardeau de la preuve et se plaint d'avoir été condamné en l'absence de toute preuve de culpabilité. En outre, il sollicite l'assistance judiciaire. Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures. 