Faits: A. A._ et B._ sont propriétaires de la parcelle 3891 de la commune de Thônex, située en zone de développement 4A. Ils habitent la villa individuelle construite sur leur terrain. La Fondation C._ est propriétaire de la parcelle 3890 de la commune de Thônex, également située en zone de développement 4A. Le bâtiment qui y est sis est mentionné comme "digne de protection" selon le recensement architectural et des sites du canton de Genève et a fait l'objet d'un agrandissement autorisé le 11 avril 2006. Il est affecté à un foyer pour adolescents. B. Le 17 mars 2008, le Département cantonal du territoire, donnant suite à une demande de renseignements de la Fondation de la Commune de Thônex pour le logement (ci-après: la Fondation) afin de réaliser des immeubles de logements, un garage souterrain et un parking, a élaboré un avant-projet de plan localisé de quartier (PLQ) situé à l'avenue de Thônex, à la hauteur du chemin de Clair-Val. Ce PLQ englobe les parcelles 3346, 3347, 3401, 3409, 3410, 3412, 3413 et 3891. La Fondation est propriétaire de quatre de ces parcelles. Le plan prévoit la construction de trois immeubles affectés pour l'essentiel à du logement. Il prévoit en outre la cession gratuite d'une bande de terrain aux fins de l'élargissement du domaine public cantonal, soit l'avenue de Thônex; les parcelles 3891 et 3346 sont concernées par cette cession. Le plan ne comprend pas la parcelle 3890. Le 4 juin 2008, l'Office cantonal de la mobilité a rendu un préavis favorable au projet, avis réitéré le 31 mars 2009 par la Direction générale de la mobilité tout en tenant compte des dispositions réglementaires modifiées en matière de places de stationnement. Le 23 mai 2008, le Service cantonal de protection contre le bruit et les rayonnements non ionisants a également rendu un préavis favorable. Le 19 juin 2008, la Commission de l'urbanisme du Département cantonal du territoire s'est déclarée favorable au projet, tout en demandant d'inclure la parcelle 3890 dans le périmètre du PLQ: l'Etat pourrait promouvoir du logement et il serait judicieux d'intégrer dans les premiers niveaux du futur immeuble les activités sociales menées dans la maison existante. Le Conseil municipal a rendu un préavis favorable au projet le 3 mars 2009. A._ et B._ se sont opposés au projet. Par courrier des 14 mai et 18 juin 2009, la commune de Chêne-Bougeries a fait part de son regret de ce que la parcelle 3890 ne soit pas incluse dans le périmètre du plan, hypothéquant ainsi la possibilité d'élargissement de l'avenue de Thônex jusqu'au carrefour des avenues Petit-Senn et Adrien-Jeandin. La commune précisait néanmoins ne pas être opposée au projet. Le Conseil d'Etat a adopté le PLQ par arrêté du 26 août 2009 et a levé les oppositions. C. Par arrêt du 11 janvier 2011, la Chambre administrative de la Cour de justice du canton de Genève (ci-après: la Cour de justice) a rejeté le recours des époux A._ et B._ contre l'arrêté précité. Elle a considéré en substance que le grief d'inégalité de traitement devait être écarté et que la cession gratuite au domaine public d'une portion de la parcelle 3891 était fondée. D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._ et B._ demandent au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt de la Cour de justice du 11 janvier 2011. Ils se plaignent pour l'essentiel d'une constatation inexacte des faits pertinents, d'une application arbitraire du droit cantonal relatif aux cessions gratuites ainsi que d'une violation de la garantie de la propriété et du principe de l'égalité de traitement. La Cour de justice s'en rapporte à justice quant à la recevabilité du recours et persiste dans les considérants et le dispositif de son arrêt. Le Conseil d'Etat s'en rapporte également à justice en ce qui concerne la recevabilité du recours et conclut à la confirmation de l'arrêt attaqué. La Fondation conclut au rejet du recours. Les recourants ont répliqué le 8 juin 2011; ils persistent dans les conclusions de leur recours. Par ordonnance du 18 mars 2011, le Président de la Ire Cour de droit public a rejeté la requête d'effet suspensif contenue dans le recours. 